ترفندهای رایانه

مرجع محتوای کاربردی پارسی

دوران معاصر را بسیاری عصر فضا نامیده‌اند؛ روزگاری که بودجه و زمان بسیاری صرف کاوش و ماموریت فضایی می‌شود. با آغاز سفر انسان به فضا و زندگی در محیطی بدون گرانش، خطراتی انسان را تهدید می‌کند که نیاز به استفاده از فناوری پیشرفته را می‌طلبد. فناوری پیشرفته فضایی، سرعت توسعه علوم مختلف و نیز سرعت پیشرفت فناوری‌های پزشکی را به شکل قابل‌توجهی افزایش می‌دهد.

وجود پرتوهای کیهانی، واکنش‌های مختلف بدن انسان به زندگی در فضای خارج از زمین، کاهش مقاومت و سیستم ایمنی بدن و نحوه سازگاری با شرایط زندگی خارج از جو زمین نیاز به توسعه همزمان پزشکی و علوم فضایی دارد، اما توسعه این دانش نه تنها در فضا، بلکه در زمین هم نقش قابل توجهی در شناسایی بیماری‌ها و روش‌های درمانی جدید دارد.

بعضی فناوری‌های نوین فضایی، مرزهای دانش پزشکی را گسترش می‌دهد.

آزمایش در فضا نتیجه در زمین

مبارزه با سرطان با کمک فناوری فضایی

یکی از مهم‌ترین فناوری‌هایی که به انسان برای مقابله با سرطان کمک می‌کند، جایی خارج از کره زمین پیدا می‌شود. بسیاری از فناوری‌های روز دنیا ابتدا برای استفاده در ماموریت‌های فضایی توسعه یافته‌‌، اما با گذشت زمان به دلیل کاربردی بودن در موارد مختلف روی زمین نیز به کار گرفته شده‌اند. ایستگاه فضایی بین‌المللی‌ همواره میزبان مسافران فضایی برای زندگی موقت در خارج از جو زمین است.

هنگامی که انسان در ایستگاه فضایی به سر می‌برد، جاذبه هزار تا یک میلیون بار کمتر از زمین احساس می‌شود. با کم شدن جاذبه زمین، شکل سلول‌ها تغییرات اندکی می‌کند و نحوه رشد آنها تحت تاثیر قرار می‌گیرد و فعالیت ژن‌ها تغییر می کند. این شرایط بی‌وزنی، موقعیت ارزشمندی برای تحقیق در باره سرطان به وجود می‌آورد.

آژانس کاوش‌های فضایی ژاپن (JAXA) از سال ۱۳۸۲/ ۲۰۰۳ تحقیق روی سرطان را در سطح سلولی آغاز کرد. مطالعه مولکول‌های پروتئینی و سلول‌های سرطانی و نحوه پخش شدن آنها در فضای بدون جاذبه، اطلاعات بیشتری از نحوه حرکت سلول‌های سرطانی ارائه می‌دهد. بهترین محیط برای آزمایش این مطالعات نیز تنها جایی خارج از زمین که انسان زندگی می‌کند، یعنی ایستگاه فضایی است.

بعضی تومورها در ایستگاه فضایی بدون جاذبه فعالیت تهاجمی کمتری از خود بروز می‌دهند. از طرف دیگر میزان تابش پرتوهای کیهانی خارج از جو زمین بسیار متفاوت با زمین است. فضانوردان در معرض تابش شدید پرتوهای کیهانی در فضا هستند و بیش از هر چیز پرتوهای ایکس و گاما را دریافت می‌کنند.

پرتوهای مختلف می‌توا‌ند تغییرات غیرقابل پیش‌بینی را روی دی‌ان‌ای انسان به وجود آور‌د و هر سلول ممکن است واکنش متفاوتی نشان دهد. ارزیابی میزان آسیبی که پرتوهای کیهانی به سلول‌ها وارد می‌کند، می‌تواند فضانوردان را ایمن‌تر نگه دارد و به حفظ سلامت آنها کمک کند. به همین دلیل، بهترین محیط برای مطالعه تاثیر پرتوها روی سلول‌های زنده خارج از جو زمین است. با شناسایی نحوه جهش سلول‌های سرطانی عامل بسیاری از سرطان‌ها در زمین هم شناسایی می‌شود.

از دسته‌بندی ستاره‌ها تا سلول‌های سرطانی

در دنیای مدرن ، تلفیق علوم مختلف می‌تواند به روند سریع‌تر گسترش علوم کمک کند. در حوزه پزشکی نیز تحقیقات پیشرفته در حوزه سرطان بر پایه تحلیل تصاویر ماهواره‌ای برای پیدا کردن شباهت‌ میان ستاره‌ها، سیاره‌ها و کهکشان‌ها انجام می‌شود. محققان آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا (JPL) از سیستم‌های پیشرفته‌ای برای تشخیص الگوریتم‌ها و شباهت‌های میان کهکشان‌ها استفاده می‌کنند. در غیر این صورت، ممکن است این شباهت‌ها نادیده گرفته شود و داده‌های باارزشی از دست برود. متخصصان علوم پزشکی نیز از تکنیک‌های مشابه برای تجزیه و تحلیل سرطان‌های رایج مثل سرطان ریه استفاده می‌کنند.

این نوع تجزیه و تحلیل می‌تواند انقلابی در استراتژی‌های تشخیص اولیه سرطان‌ها ایجاد کند. محققان می‌توانند از ابزارهای کاوش‌های فضایی برای تشخیص نشانه‌های ژنتیک یا شیمیایی مرتبط به نوع خاصی از سرطان کمک بگیرند. اکنون تلاش مشترک آزمایشگاه پیشرانه جت (JPL) و موسسه ملی سرطان (NCI) با یکدیگر برای توسعه دانش فضایی و پزشکی منجر به شکل‌گیری شبکه جست‌وجو برای تشخیص زود هنگام سرطان یا کاهش خطر ابتلا به سرطان شده است.

دن کراکتون‌مدیر مرکز داده‌های علوم و فناوری آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا می‌گوید: فرصت‌های قابل توجهی برای توسعه داده‌های علمی و استفاده از آنها در تحقیقات پزشکی با استفاده از رویکردهای روش‌شناختی وجود دارد. داده‌های این مرکز هم کاوش‌های فضایی و تحقیق در حوزه سرطان‌ها را پوشش می‌دهد.

سال‌های آینده، NCI در نظر دارد فناوری تشخیص و دسته‌بندی تصاویر را توسعه دهد تا تصاویر نمونه‌های مختلف سلول‌های سرطانی را آرشیو کند. شیوه‌ای که منجمان در تصاویر خوشه‌های ستاره‌ای جست‌وجو می‌کنند، می‌تواند راهکاری برای یافتن اولین نشانه‌های سرطان براساس سن بیمار، نوع سرطان و زمینه‌های ژنتیک باشد.

توالی‌یابی ساختار رشته‌های دی‌ان‌ای در فضا

دانشمندان برای نخستین بار‌ موفق به توالی‌یابی رشته‌های دی‌ان‌ای در فضا شدند. این ابزار برای حفاظت از سلامت فضانوردان در ماموریت‌های بعدی فضایی حیاتی است و همچنین به شناسایی موجودات فضایی احتمالی کمک می‌کند.

توالی‌یابی دی‌ان‌ای، فرآیند تشخیص ترتیب نوکلئوتیدهای یک رشته دی‌ان‌ای است. با تشخیص این ترتیب می‌توان به توالی ساختارهای اتمی در نوکلئوتیدها که نشان‌دهنده ساختار مولکول است، دست پیدا کرد.

توالی‌سنج قابل حملی که به فضا فرستاده شد، به محققان کمک می‌کند توالی دی‌ان‌ای ارگانیسم‌ها را در فضای بدون گرانش به دست آورند. کیت رابینز‌ فضانورد سازمان فضایی آمریکا (ناسا) با تخصص زیست‌شناس مولکولی و با کمک این توالی‌سنج یک جریان الکتریکی را داخل حفره‌های باریک در غشای سلول فرستاد تا هنگام عبور مولکول‌ها تغییرات رشته‌های دی‌ان‌ای را بررسی کند.

 اندازه‌گیری تغییرات توالی دی‌ان‌ای می‌تواند به رمزگشایی کدهای ژنتیک کمک کند. میزان شیوع و جهش ‍‌های ویروس‌هایی مثل ابولا یا زیکا را نیز می‌توان با این روش سنجید و در مبارزه با این بیماری‌ها در زمین از آن بهره جست. این ابزار توالی‌سنج دی‌ان‌ای به نام مین یون‌ از فناوری نانو حفره‌ای استفاده می‌کند و به فضانوردان در شناسایی میکروب‌های بیماری‌زا و تشخیص بیماری‌ها در فضا کمک می‌کند.

 

توالی‌سنج دی‌ان‌ای دستگاهی سبک، کوچک و دقیق است که به کمک آن می‌توان اطلاعات ژنتیک یک ارگانیسم را پیدا کرد. نتایج تحلیل داده‌های این دستگاه و مقایسه آن با آزمایش‌های مشابه روی زمین نشان می‌دهد که شرایط زندگی در فضا برای توالی‌یابی دی‌ان‌ای مناسب است و فضانوردان می‌توانند ژنوم هر باکتری و ارگانیسم را در ایستگاه فضایی یا سفرهای طولانی در منظومه شمسی تحلیل کنند و اقدامات لازم را انجام دهند.

سارا کاسترووالاس‌ میکروبیولوژیست ناسا‌ معتقد است با انجام این آزمایش فضانوردان می‌توانند در هر زمان و موقعیتی از محیط اطراف خود آگاه شوند و آلودگی‌های بیماری‌زای احتمالی را برطرف کنند. انجام این آزمایش به آینده ماموریت‌های فضایی کمک‌های بیشتری خواهد کرد.

در حال حاضر ایستگاه فضایی محیط محدودی است که می‌توان انواع آنتی‌بیوتیک‌ها یا میکروب‌زداها را به آن فرستاد و از بروز بیماری‌ها جلوگیری کرد، اما اگر سفرهای فضایی طولانی برای انسان آغاز شود دقت بیشتری در پیشگیری از آلودگی‌ها لازم است و در این شرایط توالی‌یابی دی‌ان‌ای به عنوان راه مقابله ژنتیک با بیماری‌ها اهمیت بسیار دارد.

بازوهای پرتوان رباتیک

بازوهای رباتیک که در ایستگاه فضایی استفاده می‌شو‌د، یکی از ابزارهای کارآمد مبارزه با سرطان است. نحوه حرکت و تغییر جهت بازوهای رباتیک خارج از جو زمین اهمیت بسیاری دارد. خیلی از این بازوها از زمین هدایت می‌شو‌د و باید با دقت بالایی عملیات مورد نظر را انجام دهد. جراحان مغز و اعصاب از نمونه‌های مشابه این بازوهای دقیق که قادر به حرکت و تغییر جهت بسیار ظریف است در عمل‌های جراحی استفاده می‌کنند. جراح می‌تواند با کمک این بازوها عملیات مورد نظر را با دقت بالا خارج از بدن انجام دهد.

یکی از ابزارهای کمکی در درمان سرطان، ربات‌های ایستگاه فضایی بین‌المللی است که در قسمت ساخته شده توسط آژانس فضایی کانادا از آنها استفاده می‌شود. این ربات شغل دومی در زمین دارد که کمک به برداشتن سلول‌های سرطانی سینه است. دقت این ربات در حد بافت زنده میکروسکوپی بدن است و با دقت یک میلی‌متر سلول سرطانی را برمی‌دارد. به این ترتیب با برداشتن تومور آسیبی به سلول‌های سالم بدن وارد نمی‌شود و درد بیمار نیز کمتر می‌شود. در نهایت این عمل هزینه کمتری دارد و سرعت بهبود بیمار بیشتر می‌شود.

کراکتون می‌گوید: همان‌طور که ما روش‌های خودکار برای تشخیص و طبقه‌بندی ویژگی‌های موجود در تصاویر را توسعه دادیم، فرصت‌های بیشتری برای کشف داده‌های جدید پیدا کردیم. ما نمونه الگوریتم‌های خود را برای تشخیص و طبقه‌بندی داده‌ها در زیست‌شناسی و برعکس توسعه دادیم.

 

روزنامه جام جم

منبع : tabnakbato.ir

مجله

برچسب ها: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,