بومی‌سازی فناوری پیشرفته تحریک عمقی مغز
دوپامین جدا از نقش هورمونی که در خون ایفا می‌کند، از جمله پیام‌رسان‌های عصبی است که گروه خاصی از سلول‌های مغزی ترشح می‌کنند و نقش مهمی در ایجاد حس لذت و پاداش در مراکز پاداش مغز و از سوی دیگر کنترل دستگاه حرکتی بدن دارد.
به گزارش خبرگزاری رسا، از بین رفتن نورون‌های دوپامینرژیک یا سلول‌های مغزی که وظیفه ترشح دوپامین را برعهده دارند، می‌تواند منجر به بروز بیماری‌های مختلف روحی و حرکتی شود؛ به‌ویژه بیماری‌هایی که به بروز حرکات غیرارادی مانند لرزش‌های پارکینسون منجر می‌شود.
تحریک عمقی مغز (DBS) روش بسیار پیچیده و در حین حال مؤثری برای از بین بردن علائم این عارضه است که با ایجاد پالس‌های الکتریکی در بخش‌های خاصی از مغز، دوپامین‌سازی را در سلول دوپامینرژیک مجددا فعال می‌کند.
این فناوری پیشرفته در حال حاضر فقط در اختیار چند شرکت معدود خارجی قرار دارد و به‌کارگیری آن هزینه بالایی را به بیماران تحمیل می‌کند. از این رو گروهی از پژوهشگران و متخصصان کشور در چند مجموعه دانشگاهی و پژوهشی با همکاری ستاد توسعه علوم و فناوری‌های شناختی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، در مسیر تولید و بومی‌سازی این فناوری در کشور قدم برداشته‌اند.
این محصول که در حال حاضر در مراحل نهایی کارآزمایی حیوانی قرار دارد، پنجم بهمن 1400 در نمایشگاه دستاوردها و فناوری‌های علوم شناختی با حضور دکتر سورنا ستاری، معاون علمی و فناوری رئیس‌جمهور رونمایی شد.
در گفت‌وگو با دکتر امید شعاعی، سرپرست پروژه تحریک عمقی مغز و عضو هیات علمی دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهران، کم و کیف این محصول فناورانه و مسیر پرچالش بومی‌سازی آن را جویا شده‌ایم.
تحریک عمقی مغز (DBS) نوعی درمان تأییدشده از سوی سازمان غذا و دارو برای گروهی از بیماری‌های نورولوژیک شامل اعتیاد حاد، پارکینسون، آلزایمر، وسواس اجباری، سندرم توره و افسردگی اساسی است. این روش درمانی اولین‌بار در سال 1358شمسی/1980 میلادی در مغز میانی و عقده‌های قاعده‌ای برای درمان لرزش به کار برده شد.
تحریک عمقی مغز در مقایسه با روش‌های جراحی ایجاد ضایعه، با عوارض جانبی کمتری همراه است و با توجه به گستره وسیع پارامترهای تحریک، کاملا قابل تنظیم بوده و از جنبه‌هایی، از جراحی ایجاد ضایعه ایمن‌تر است. علاوه‌بر کارایی درمانی این روش، تحریک عمقی مغز نوعی ابزار بالینی و تحقیقاتی بسیار ارزشمند به‌شمار می‌رود. این جراحی حتی منجر به درک بهتر دینامیک مدارها و شبکه‌های عصبی شده است. در این روش الکترودی در اعماق مغز قرار داده می‌شود که با ایجاد پالس‌های الکتریکی می‌تواند فعالیت سلول‌های دوپامینرژیک را بازیابی کند.
براساس تخمین‌های جهانی، تاکنون بیش از 160هزار بیمار، دی‌بی‌اس دریافت کرده‌اند و تعداد بیماران تحت درمان، سالانه به بیش از 12هزار نفر در حال افزایش است. در 40 سالی که از به‌کارگیری روش دی‌بی‌اس می‌گذرد، این روش دستخوش اصلاحاتی شده و به‌ویژه در یک دهه اخیر پیشرفت‌ها و فراگیری وسیعی داشته است؛ این امر دریچه‌ای برای توسعه درمان‌های دی‌بی‌اس در حوزه‌های مختلف مغز، شناخت و روان باز کرده است و از سوی دیگر همتی را برای بومی‌سازی این روش درمانی پیشرفته در کشور، در میان محققان برانگیخته است.
فناوری ضد لرزش
دکتر امید شعاعی درخصوص نحوه عملکرد روش تحریک عمقی مغز در درمان بیماران مختلف از جمله مبتلایان پارکینسون می‌گوید: «روش دی‌بی‌اس با ایجاد مداخله عمقی در مغز و تحریک الکتریکی سلول‌های عمقی در مغز که ترشح دوپامین را برعهده دارند، ترشح این هورمون را در مغز بازیابی کرده و مانع بروز اختلالات حرکتی غیرارادی می‌شود. در این روش برای بیمارانی که عوارض بیماری‌شان با دارو قابل درمان نیست، نوعی الکترود الکتریکی در ابعاد بسیار کوچک در حد یک میلی‌متر در اعماق مغز کاشته می‌شود و سپس از طریق سیمی‌بسیار ظریف به ریزتراشه الکتریکی در زیر پوست قفسه سینه متصل می‌شود. این الکترود با ایجاد تحریک‌های الکتریکی مناسب در سلول‌های عمقی مغز ترشح دوپامین در این سلول‌ها را مجددا فعال می‌کند. به این ترتیب در زمان برقراری این پالس‌ها عوارض به طور کامل یا به میزان قابل قبولی بهبود می‌یابد.»
به گفته دکتر شعاعی این فناوری آماده کارآزمایی در مدل نخستی غیرانسان است.
کارآزمایی عملکرد
سرپرست پروژه تحریک عمقی مغز درخصوص مراحل کارآزمایی این محصول توضیح می‌دهد: «برای بررسی کارایی و دقت عملکرد این تجهیز، در ماه جاری قرار است با همکاری پژوهشگاه رویان روی مدل میمون جراحی انجام شود. برای این کار ایمپلنت در مغز میمونی کاشت می‌شود که با مصرف داروهای خاصی بیماری پارکینسون در این حیوان شبیه‌سازی شده است و سپس کارایی و دقت عملکرد ایمپلنت مورد بررسی قرار خواهد گرفت.»
دکتر شعاعی می‌افزاید: «البته حدود سه سال قبل مراحل کارآزمایی حیوانی این فناوری در مدل‌های جوندگان کوچک را با همکاری دانشگاه علوم پزشکی ایران پیش برده بودیم. پس از آن نیز امکان قرارگیری این ایمپلنت در مغز، دقت لازم برای فرآیند جراحی و زیست‌سازگار بودن قطعات تشکیل‌دهنده آن را در یک مدل حیوانی میمون با همکاری پژوهشگاه رویان بررسی کرده بودیم. این بار نیز کارایی عملکرد دستگاه در مدل حیوانی میمون با همکاری این پژوهشگاه انجام خواهد شد.»
4 سال تا عرضه به بیماران پارکینسون
دکتر شعاعی درخصوص ادامه روند کارآزمایی حیوانی این تجهیز به جام‌جم می‌گوید: «برنامه‌ریزی ما برای ادامه این روند انجام دو تا سه جراحی دیگر در مدل‌های میمون در یک سال آینده خواهد بود تا به تعداد کافی از داده‌های مدل‌های حیوانی، برای اخذ مجوزهای مورد نیاز ورود به مرحله کارآزمایی بالینی دست پیدا کنیم. اما واقعیت این است که ادامه این مسیر و ورود به مرحله بعدی مطالعات، منوط به حمایت و تأمین منابع مالی مورد نیاز خواهد بود. زیرا فرآیند کارآزمایی در مدل‌های حیوانی میمون به تجهیزات و امکانات خاص و هزینه بالایی نیاز دارد. از سوی دیگر توسعه تجهیزات فنی و تکمیل فرآیند تولید این محصول برای توسعه نمونه تجاری نیز به سرمایه بیشتر و حتی خرید ماشین‌آلات و تجهیزات پیشرفته‌تر نیاز خواهد داشت. زیرا در حال حاضر فرآیند تولید این تجهیزات به‌صورت دستی انجام می‌شوند، بنابراین ممکن است در مسیر تولید هر محصول با محصول دیگر تا حدی تفاوت‌هایی داشته باشد. به همین علت برای رسیدن به توانمندی تولید تجاری این محصول باید تجهیزات و دستگاه‌های مورد استفاده نیز ارتقا یابند.»
دکتر شعاعی درخصوص زمان پیش‌بینی‌شده برای رسیدن این محصول به مرحله کارآزمایی بالینی توضیح می‌دهد: «برنامه‌ریزی ما در صورت تأمین منابع مالی این است که پس از تکمیل مراحل کارآزمایی حیوانی طی یک سال آینده و ارائه مستندات آن به وزارت بهداشت و متخصصان مغز و اعصاب کشور، کمیته کارآزمایی بالینی این محصول را در وزارت بهداشت تشکیل دهیم. سپس با همکاری این کارگروه طی یک سال بعدی فرآیندهای مورد نیاز تطابق استانداردهای لازم برای تأیید ایمنی دستگاه برای انجام کارآزمایی بالینی را پیش ببریم. سپس در سال سوم کارآزمایی انسانی را با اخذ مجوزهای مورد نیاز آغاز کنیم و پس از اتمام این مرحله برای اخذ مجوز مصرف این تجهیز برای درمان بیماران اقدام کنیم. امیدواریم از ابتدای سال چهارم قادر به ارائه محصول به بیماران و پزشکان مغز و اعصاب باشیم که جراحی دی‌بی‌اس را انجام می‌دهند.»
همکاری متخصصان از چند رشته
محصول دی‌بی‌اس، فناوری میان‌رشته‌ای است و مجموعه‌ای از تخصص‌ها از الکترونیک، مهندسی پلیمر، مهندسی مواد گرفته تا پزشکی در کنار یکدیگر جمع شده‌اند تا به دانش فنی این فناوری دست پیدا کنند.
دکتر شعاعی درخصوص نقش حوزه‌های مختلف تخصصی در تولید این محصول توضیح می‌دهد: «تخصص اصلی من در حوزه الکترونیک، طراحی ریزتراشه‌‌هاست. تولید این محصول با استفاده از قطعات الکترونیک موجود در بازار علاوه‌بر بزرگ‌شدن ابعاد ایمپلنت، توان مصرفی را به شکل قابل‌توجهی افزایش می‌دهد. این موضوع بسیار مهم است زیرا باتری مورد استفاده در این محصول که تاحدی شبیه باتری‌های موبایل است باید حداقل تا 10 سال برای فرد قابل استفاده باشد. زیرا فرآیند برداشتن ایمپلنت و قراردادن نمونه جدید، نیاز به جراحی مجدد و هزینه بالایی خواهد داشت. به همین علت باید از الکترونیک ریزتراشه برای تولید این محصول بهره گرفت که تا حد امکان کمترین میزان مصرف انرژی را داشته باشد و عمر باتری افزایش یابد.»
وی تصریح می‌کند: «از سوی دیگر بسته‌بندی این تراشه باید کاملا زیست‌تخریب‌پذیر و کاملا در برابر مایعات درون‌بافتی بدن نفوذناپذیر باشد تا با قرارگیری در بدن، موجب التهاب بافتی نشده و همچنین عملکردش با اختلال روبه‌رو نشود. برای رفع این چالش نیز نیاز بود تا متخصصان مهندسی پلیمر با تخصص ویژه‌ای برای طراحی پلیمرهای خاص با درجه پزشکی مورد نیاز همکاری داشته باشند. ساخت الکترودی که قرار است در عمق 10 تا 15 سانتی‌متری مغز کاشته شود نیز از چالش‌های اصلی تولید دی‌بی‌اس است، زیرا تنها بخشی است که قرار است به‌طور مستقیم با هسته مرکزی مغز در ارتباط باشد و آن را تحریک کند. الکترود قطر بسیار کوچکی در حدود 1.2 تا 1.3 میلی‌متر دارد تا جاگذاری آن در مغز کمترین میزان تخریب بافتی را به همراه داشته باشد. همچنین سیم‌هایی که در این الکترود استفاده می‌شود، قطری حدود 50 تا 100 میکرومتر دارند و نیاز به جوش‌های خاص و ویژه‌ای خواهند داشت. در این بخش نیز مهندسی مواد و متالوژی برای تولید آلیاژهای فلزی مناسب زیست‌سازگار با استحکام کافی و تولید غلاف‌های پوششی پلیمری زیست‌سازگار همکاری کرد.»
به گفته دکتر شعاعی، چنین فناوری‌ای با چنین دقتی تا پیش از این در کشور تولید نشده بود و به همین علت باید دانش فنی مورد نیاز آن و تجهیزاتش فراهم می‌شد. وی در ادامه توضیح می‌دهد: «ما تاکنون در تأمین تجهیزات برای ساخت در مقیاس آزمایشگاهی موفق بوده‌ایم، اما بدون شک تولید نمونه پیشرفته محصول برای کارآزمایی بالینی به تجهیزات بیشتر و پیشرفته‌ای نیاز خواهد داشت تا میزان دقت و قابلیت اطمینان بیشتر تأمین شود. بخشی از سرمایه مورد نیاز برای ادامه مراحل کار مربوط به خرید همین تجهیزات است.»
اهمیت سرمایه‌گذاری کلان در مرزهای فناوری
دکتر شعاعی علت هدف‌گذاری در بومی‌سازی فناوری دی‌بی‌اس را هزینه بالای آن برای بیماران و استراتژیک بودن این روش درمانی برای کشور می‌داند و توضیح می‌دهد: «قیمت نمونه خارجی دی‌بی‌اس بیش از 20 هزار دلار و تقریبا معادل یک خودروی لوکس خارجی است که برای همه بیماران پرداخت آن امکانپذیر نیست. از طرفی گاهی با تمام شدن عمر باتری دستگاه، فرد به جراحی مجدد و پرداخت این هزینه گزاف نیاز خواهد داشت. تعداد افراد مبتلا به پارکینسون در کشور ما کم نیست؛ علاوه‌بر هزینه بالای استفاده از این روش درمانی فناورانه که به خانواده‌ها و جامعه تحمیل خواهد شد، این فناوری در اختیار تعداد معدودی شرکت در دنیا قرار دارد. در صورتی که به هر علتی نخواهند به کشور ما محصول خود را عرضه کنند، بیماران ما دچار مشکل خواهند شد. بنابرین بومی‌سازی دی‌بی‌اس که می‌تواند شرایط عادی را به زندگی فرد بازگرداند، برای کشور بسیار استراتژیک بود.»
وی می‌افراید: «واقعیت این است که بودجه‌های کلان تحقیقاتی کشور باید صرف پژوهش‌هایی شود که به‌سادگی و با بودجه‌های خرد قابل انجام نیست. زیرا برای انجام پژوهش‌های غیراستراتژیک که با هزینه‌های کمتر قابل انجام هستند، می‌توان به سراغ بخش خصوصی رفت که توان خطرپذیری برای آنها را خواهد داشت. بسیاری از پژوهشگران توسعه چنین فناوری‌هایی را در قالب شرکت‌های دانش‌بنیان و با بودجه‌های خصوصی پیش می‌برند. به همین علت شاید بهتر باشد بودجه‌های کلان کشور به جای تخصیص یافتن به تعداد بالایی پروژه‌های کوچک به چند پروژه خاص و استراتژیک که از مسیرهای دیگر امکان توسعه ندارند اختصاص داده شوند تا اثرگذاری بیشتری در رشد و توسعه فناورانه کشور و ایجاد استقلال و رفع وابستگی کشور داشته باشند.»
ارزش حفظ تیم‌هایی که در لبه فناوری کار می‌کنند
از دکتر شعاعی درخصوص تجربه همکاری گسترده چند رشته‌ای در تولید دی‌بی‌اس پرسیدیم؛ وی در پاسخ به جام‌جم می‌گوید: «ما برای رفع این چالش تلاش کردیم جلسات هفتگی با تیم‌های درگیر در پروژه داشته باشیم و همین جلسات زمینه تبادل و همکاری بهتر را برای‌مان فراهم کرد. برای مثال یکی از تیم‌های همکار این پروژه تیم پلیمر از دانشگاه صنعتی سهند تبریز است، اما با وجود بُعد مسافت توانستیم ارتباط خوبی را با اعضای تیم برقرار کنیم و تعامل خیلی خوبی داشته باشیم. واقعیت این است که افراد و تخصص‌هایی که در کنار یکدیگر قرار گرفته بودیم، کاملا ماهیت‌های متفاوتی داشتیم و حدود یک سال زمان برد تا توانستیم به شکل مؤثری همزبان شده و به معنای واقعی تیم شویم.»
دکتر شعاعی در ادامه تأکید می‌کند: «یکی از دستاوردهای مهم این پروژه برای جامعه علمی‌کشور و سرمایه‌گذاری کشور در حوزه‌های لبه فناوری، به وجود آمدن این تیم است. این تیم متشکل از بیش از 30 نفر عضو هیات‌علمی‌با تجربه و تخصص بالا و سه نسل از دانشجویان و دانش‌آموختگان در این حوزه‌هاست. برای وجود آمدن این تیم کشور سرمایه‌گذاری کرده است، هزینه پرداخت شده است و نباید اجازه دهیم این سرمایه‌ها به هدر برود یا تجربیات به‌وجود آمده در افراد، به رایگان در اختیار خارجی‌ها قرار بگیرد.» به عقیده این محقق، برای سرمایه‌گذاری در چنین پروژه‌های بزرگ لبه فناوری در کشور، باید افق دید حداقل 20 ساله وجود داشته باشد تا منجر به توسعه محصول شود. اگر چنین افق دیدی وجود ندارد، بهتر است از ابتدا سرمایه‌گذاری نکنیم که همه‌چیز در میانه راه رها نشود.
عسل اخویان طهرانی - دانش روزنامه جام جم
ارسال نظرات