ساخت اولین فیلم سه‌بعدی از فعالیت ویروس‌ها

یک تیم متشکل از دانشمندان ایرانی و همکارانشان در دانشگاه ویسکانسین-میلواکی(UWM)،طی انجام یک پژوهش جدید برای اولین بار موفق شدند تا یک فیلم سه بعدی از چگونگی آلوده شدن یک سلول سالم به ویروس را ایجاد کنند.

کد خبر: ۱۶۸۹۶۷

تاریخ: ۲۶ مرداد ۱۳۹۶ - ۱۰:۲۱

به گزارش ایران اکونومیست  به نقل از زی‌نیوز، این پیشرفت می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا چگونگی چنین فرآیندهای بیولوژیکی را بهتر درک کرده و در نهایت منجر به یافتن درمان‌های بهتر برای بیماری‌های مختلف ویروسی در انسان شود.

دانشمندان دانشگاه ویسکانسین-میلواکی در آمریکا نسل جدیدی از الگوریتم‌های قدرتمند را برای بازسازی تصاویر متوالی از داده‌های مرتبط با این فرآیند توسعه دادند.

محققان با استفاده از درخشان‌ترین و سریع‌ترین تجهیزات تصویربرداری موجود یک لیزر الکترون آزاد اشعه ایکس X-ray Free Electron Laser (XFEL) ، میلیون‌ها عکس انفرادی از یک ویروس را در جهت‌ها و حالت‌های ناشناخته جمع آوری کردند.

"عباس اورمزد"، دانشمند ایرانی و استاد دانشگاه UWM، گفت: "در گذشته، دانشمندان تلاش کرده اند آنچه را که در یک فرایند بیولوژیکی در مقیاس مولکولی اتفاق می‌افتد، با نگاهی به یک تصویر در ابتدا و تا انتهای آن فرآیند دریابند."

وی افزود: اما مسئله اینجا است که نمی‌توان از روی یک عکس به درک درستی از آنچه که در این میان اتفاق می‌افتد رسید. اما با استفاده از این روش ما قادر به تماشای عملکرد دستگاه‌های بیولوژیکی هستیم."

محققان با ترکیب مفاهیمی از یادگیری ماشینی، هندسه دیفرانسیل، نظریه گراف و پراش فیزیک، الگوریتمی را ایجاد کردند که بتواند تصاویر متوالی را بازسازی کند.

در این الگوریتم به منظور تکرار، ویروس به یک سلول سالم نفوذ می‌کند، "دی‌ان‌ای" ( DNA ) آن را آزاد کرده و به طور موثر دستگاه‌های سلولی را برای ساخت نسخه‌ای از خود از بین می‌برد.

پس از آن بسیاری از بقایای ویروسی از سلول خارج شده تا سلول‌های دیگر را آلوده کنند.

این مطالعه که در مجله Nature Methods منتشر شده، نشان می‌دهد که ویروس مجددا محتوای ژنومی خود را تشکیل داده و یک ساختار لوله ای را برای خالی کردن DNA در سلول تشکیل می‌دهد.

"برندا هگ"، یک ویروس شناس در دانشگاه ایالتی آریزونا در ایالات متحده، اظهار کرد: "این کار روش جدیدی را برای درک تغییراتی که ویروس‌ها طی عفونت دستخوش آن می‌شوند، فراهم می‌کند.

محققان علاوه بر نشان دادن این رخدادها، نشان دادند که سازماندهی مجدد ژنوم ویروس و تشکیل ساختار لوله ای، وقایع مستقلی نبوده بلکه بخشی از یک روند هماهنگ همزمان هستند.

اکثر ویروس‌ها خیلی کوچک هستند که بشود از طریق نور از آنها عکسبرداری کرد. اما لیزر الکترون آزاد اشعه ایکس می‌تواند از طریق پراش از ذراتی در مقیاس نانو تصویربرداری کند.

احمد حسین زاده، محقق ارشد UWM، اولین نویسندە این مقاله، بیش از پنج سال پیش شروع به کار بر روی الگوریتمی کرد که برای تبدیل XFEL به تصاویر سه بعدی مورد نیاز بود.

این کار در همکاری با پروفسور "برندا هگ"، یک ویروس شناس در دانشگاه ایالتی آریزونا و "اندرو آکویلا" درLinac Coherent Light Source  (LCLS) در آزمایشگاه‌ شتاب‌دهنده‌ بین‌المللی SLAC در کالیفرنیا و همکارانش انجام شده و در مجله Nature Methods منتشر شده است.

دیگر محققان UWM که همکاران این پژوهش هستند عبارت از "جرمی کوپرمن"، "غنچه مشایخی"، "راسل فانگ"، "علی دشتی"، "ریحانه سپهر" و پروفسور "ماریوس اشمیت" هستند.