در دانشگاه ویسکانسین – میلواکی (UWM)، تیمی از دانشمندان ایرانی برای اولین بار موفق شدند یک فیلم سه بعدی از فعالیت ویروس‌ها و نحوه آلوده شدن یک سلول سالم به ویروس را تولید کنند.
دانشمندان از این طریق می‌توانند فرآیندهای بیولوژیکی را بهتر درک کرده و برای بیماری‌های مختلف درمان‌های بهتری را بیابند.
در ساخت این فیلم دانشمندان توانستند برای بازسازی نمودن تصاویری متوالی از داده‌های مرتبط با یک فرایند، نسل جدیدی از الگوریتم‌های قدرتمند را توسعه دهند.
برای ساخت این فیلم سه بعدی از فعالیت ویروس‌ها از درخشان‌ترین و سریع‌ترین تجهیزات تصویربرداری که موجود در الکترون آزاد اشعه ایکس است استفاده شده است. توسط این تجهیزات در جهات و حالت‌هایی متفاوت میلیون‌ها عکس انفرادی از ویروس‌ها جمع آوری شده است.
به دلیل اینکه ویروس ها خیلی کوچک هستند نمی‌توان از طریق نور از آنها عکس گرفت اما با لیزر الکترون آزاد اشعه ایکس می‌تواند از طریق پراش از ذراتی در مقیاس نانو تصویربرداری کرد.
به گفته عباس اورمزد، دانشمند ایرانی و استاد دانشگاه UWM، در گذشته دانشمندان سعی داشتند تا با نگاه به یک تصویر بتوانند ابتدا تا انتهای یک فرایند بیولوژیکی را که در مقیاس مولکولی اتفاق می‌افتد درک کنند.
وی در تکمیل گفته‌هایش اضافه کرد که از طریق مشاهده عکس نمی‌توان درک درستی از یک اتفاق داشت اما از طریق این فیلم عملکرد دستگاه‌های بیولوژیکی مشخص است.
در ساخت این فیلم سه بعدی از فعالیت ویروس‌ها دانشمندان الگوریتمی را با ترکیب مفاهیمی از یادگیری ماشین، هندسه دیفرانسیل، نظریه گراف و پراش فیزیک ایجاد کردند که بتواند تصاویر متوالی را بازسازی نماید.
نحوه عملکرد ویروس در فیلم
وقتی ویروس به یک سلول سالم نفوذ می‌کند، دی‌ان‌ای آن را آزاد می‌نماید و دستگاه‌های سلولی را برای ساخت نسخه‌ای جدید از خود از بین می‌برد. پس از این فعالیت بقایای ویروس از سلول خارج شده تا بتوانند سایر سلول‌ها را آلوده نمایند. در ادامه ویروس دوباره محتوای ژنومی خود را تشکیل و ساختاری لوله‌ای را برای خالی کردن دی‌ان‌ای تشکیل می‌دهد. این اتفاقات در فیلم ساخته شده کاملا مشخص است.
برندا هگ، یک ویروس شناس در دانشگاه ایالتی آریزونا است و در مورد فیلم سه بعدی از فعالیت ویروس‌ها اظهار کرد:
با دیدن این فیلم تغییراتی که ویروس‌ها طی عفونت دستخوش آن می‌شوند، کاملا مشخص و قابل درک است.
پروفسور برندا هگ و اندرو آکویلا از آزمایشگاه شتاب‌دهنده بین‌المللی SLAC در کالیفرنیا ازجمله محققان این تحقیق بودند. همچنین از دیگر محققان UWM، جرمی کوپرمن، غنچه مشایخی، راسل فانگ، علی دشتی، ریحانه سپهر و پروفسور ماریوس اشمیت را می‌توان نام برد.
نتایج این تحقیقات در مجله Nature Methods منتشر شده است.
.
منبع: isna
