در عصری که مرزهای دانش بشری روزبهروز جابهجا میشود و فناوریهای نوین، معادلات قدرت را در سطوح مختلف دگرگون میکنند، زیست مصنوعی بهعنوان یکی از تأثیرگذارترین و راهبردیترین عرصههای علمی نقشی بیبدیل در تعیین مسیر آینده کشورها ایفا میکند.
این حوزه میانرشتهای که با تلفیقی شگرف از علوم زیستی، مهندسی، محاسبات و طراحی نوین، بهدنبال خلق و بازطراحی سامانههای زیستی است، نه تنها افقهای تازهای در درمان بیماریها، تولید پایدار غذا و حفاظت از محیطزیست گشوده، بلکه بنیانی تازه برای تأمین امنیت سلامت، امنیت غذایی و امنیت زیستی ملتها رقم زده است.
در چنین بستر تاریخی و علمی، پرسش از ضرورت، مأموریتها و چشمانداز راهاندازی یک نهاد ملی برای توسعه زیست مصنوعی، پرسشی کاملاً راهبردی و سرنوشتساز است.
بیشتر بخوانید:
جهاددانشگاهی قم بهعنوان نهادی پیشگام و حلقه اتصال میان دانشگاه، صنعت و حاکمیت، با درک عمیق از این ضرورت و با هدف تبدیل تهدیدها به فرصتها و وابستگیها به خودکفایی راهبردی، گام در مسیر تأسیس «مرکز ملی زیست مصنوعی» نهاده است.
مرکزی که قرار است نهتنها پاسخی به نیازهای فوری کشور، بلکه پلی بهسوی آیندهای باشد که در آن دانش و فناوری بومی، پاسدار سفره، سلامت و امنیت ملی ایران اسلامی باشد.
در این راستا، خبرنگار ایکنا از قم با سیدرضا طباطبایی قمی رئیس جهاددانشگاهی واحد استان قم گفتوگو کرده است که در ادامه مشروح آنرا میخوانیم:
قبل از پاسخ به این سؤال باید تعریف مختصری از زیست مصنوعی داشته باشیم؛ زیستشناسی مصنوعی حوزهای میانرشتهای است که با تلفیق علوم زیستی، مهندسی، علوم رایانه و فناوریهای پیشرفته، به دنبال طراحی، ساخت و بازطراحی سامانههای زیستی است.
بر این اساس، زیستشناسی مصنوعی را میتوان تلاشی برای برنامهنویسی زیستشناختی دانست؛ رویکردی که در آن پژوهشگر تنها به مطالعه موجودات زنده یا استفاده از قابلیتهای طبیعی آنها اکتفا نمیکند، بلکه تلاش میکند رفتارهای زیستی جدید را طراحی و پیادهسازی کند.
به بیان ساده، اگر زیستشناسی کلاسیک در پی شناخت حیات باشد، زیستشناسی مصنوعی یک گام فراتر میرود و به دنبال طراحی و ایجاد قابلیتهای جدید در سامانههای زیستی است. به همین دلیل بسیاری از صاحبنظران، این حوزه را یکی از فناوریهای کلیدی شکلدهنده انقلاب زیستی در قرن بیستویکم میدانند.
بهطور نمونه، در مهندسی ژنتیک ممکن است ژنی به یک باکتری افزوده شود تا ماده خاصی را با بازده بیشتر تولید کند، اما در زیستشناسی سنتتیک، میتوان مجموعهای از ژنها، مسیرهای متابولیکی و عناصر تنظیمی را بهصورت یک سامانه یکپارچه طراحی کرد تا عملکردی کاملاً جدید ایجاد شود؛ عملکردی که لزوماً مشابه نمونهای در طبیعت نیست.
در طول تاریخ، قدرت کشورها همواره بر پایه فناوریهای تحولآفرین شکل گرفته است. در قرن بیستم، کشورهایی که بر فناوریهایی نظیر فولاد، انرژی، صنایع شیمیایی، الکترونیک و فناوری اطلاعات تسلط یافتند، توانستند نقش تعیینکنندهای در اقتصاد و سیاست جهانی ایفا کنند.
امروزه نیز جهان در آستانه ورود به نسل جدیدی از فناوریهای راهبردی قرار دارد که در میان آنها، زیستشناسی مصنوعی بهعنوان یکی از مهمترین فناوریهای پیشران قرن بیستویکم شناخته میشود.
در بسیاری از حوزههای فناوری، یک کشور میتواند بخشی از نیازهای خود را از طریق واردات تأمین کند؛ اما در فناوریهای راهبردی، اتکای کامل به واردات همواره امکانپذیر و ایمن نیست. زیستشناسی مصنوعی از همین دسته فناوریهاست؛ زیرا محصولات و زیرساختهای آن مستقیماً با سلامت عمومی، امنیت غذایی، محیطزیست، تولید صنعتی و توان کشور برای پاسخگویی به بحرانهای زیستی ارتباط دارند.
منظور از توسعه توان داخلی، قطع همکاری علمی یا تجاری با جهان و تلاش برای تولید همه محصولات در داخل کشور نیست. هیچ کشوری در تمام اجزای زنجیره زیستفناوری خودکفا نیست. مسئله اصلی، برخورداری از یک حداقل ظرفیت راهبردی است؛ یعنی کشور بتواند فناوری واردشده را بشناسد، ایمنی و اثربخشی آن را بهطور مستقل ارزیابی کند، آن را با نیازها و شرایط بومی سازگار کند و در هنگام بحران، بخشی از محصولات و خدمات حیاتی را بدون وابستگی کامل به تأمینکنندگان خارجی تولید کند.
ایران در علوم پزشکی، زیستفناوری دارویی، تولید واکسن و پژوهشهای سلولی ظرفیتهای قابلتوجهی دارد؛ اما تحلیلهای انجامشده نشان میدهد فعالیتها در بسیاری از فناوریهای پیشران همچنان پراکنده است و میان تولید مقاله، توسعه پلتفرم و تبدیل فناوری به محصول، فاصله وجود دارد.
بنابراین، مسئله اصلی ایران فقدان کامل دانش زیستی نیست؛ بلکه نبود سازوکاری است که ظرفیتهای پراکنده را به یک توان پاسخگویی منسجم تبدیل کند؛ مرکز ملی زیستشناسی سنتتیک میتواند با فراهمکردن زیرساختهای مشترک، بانکهای استاندارد، ظرفیت طراحی و ساخت، شبکه متخصصان و مسیرهای همکاری با صنعت، زمان تبدیل یک نیاز سلامت به محصول قابلاستفاده را کاهش دهد.
امنیت غذایی فقط به میزان زمین زیر کشت یا حجم واردات غلات وابسته نیست. در کشاورزی نسل آینده، مالکیت ژرمپلاسم، فناوری بذر، ویرایش ژن، میکروبیوم خاک، نهادههای زیستی و دادههای ژنومی، به همان اندازه آب، خاک و ماشینآلات اهمیت خواهند داشت.
کشوری که بذر یا نهاده زیستی پیشرفته را وارد میکند، اما توان ارزیابی، اصلاح و تولید آن را ندارد، در برابر تغییر سیاست تجاری فروشنده، افزایش قیمت، تحریم، محدودیت صادرات یا ناسازگاری محصول با شرایط بومی آسیبپذیر خواهد بود؛ ایران با خشکسالی، شوری خاک، کاهش منابع آب، افزایش دما، آفات و بیماریهای گیاهی و افت بهرهوری مواجه است. پاسخ پایدار به این مسائل صرفاً با افزایش مصرف کود، سم و آب امکانپذیر نیست.
زیستشناسی سنتتیک و ویرایش ژن میتوانند زمان توسعه گیاهان مقاوم به خشکی، گرما، شوری و بیماری را کاهش دهند، کارایی مصرف آب و عناصر غذایی را بهبود بخشند و توسعه کودها، آفتکشها و محرکهای زیستی را تسریع کنند؛ سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد نیز ویرایش ژن را ابزاری برای تسریع اصلاح نباتات، ارتقای امنیت غذایی و مقابله با تغییرات اقلیمی معرفی کرده است.
زیستشناسی مصنوعی مانند بسیاری از فناوریهای پیشرفته، ماهیتی دوگانه دارد؛ همان ابزارهایی که برای طراحی واکسن، تولید دارو یا اصلاح گیاه بهکار میروند، ممکن است در صورت استفاده نادرست یا نبود نظارت کافی مخاطرات زیستی ایجاد کنند.
از اینرو، امنیت زیستی فقط با محدودکردن دسترسی به فناوری تأمین نمیشود؛ بلکه مستلزم برخورداری از دانش، زیرساخت پایش، نظام ارزیابی خطر، استانداردهای فنی و نیروی انسانی متخصص است؛ کشوری که این فناوری را نمیشناسد، نهتنها توان تولید محصول را ندارد، بلکه توان تشخیص منشأ، ماهیت و خطر احتمالی محصولات یا عوامل زیستی جدید را نیز از دست میدهد.
بهطور نمونه، در مواجهه با یک سویه میکروبی ناشناخته یا یک توالی ژنتیکی مشکوک، لازم است کشور بتواند توالی را تحلیل کند، تغییرات مهندسیشده احتمالی را بررسی کند، رفتار عامل را مدلسازی کند و پاسخ متناسب طراحی کند؛ این توانایی بدون زیرساخت ژنومیک، زیستاطلاعات، سنتز و آزمون زیستی و شبکه متخصصان قابل دستیابی نیست.
در سال ۲۰۲۰ مجموع سرمایهگذاری جهانی در فناوریهای عمیق به حدود ۶۲ میلیارد دلار رسید که از این میزان، بیش از ۳۳ میلیارد دلار به زیستشناسی مصنوعی اختصاص داشت. این رقم، بیش از نیمی از کل سرمایهگذاری انجامشده در فناوریهای عمیق را شامل میشود و در آن زمان حتی از میزان سرمایهگذاری در حوزه هوش مصنوعی نیز فراتر بود.
نکته قابل توجهتر، نرخ رشد این سرمایهگذاریهاست؛ بهگونهای که سرمایهگذاری در زیستشناسی سنتتیک طی فاصله سالهای ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۰ بهطور متوسط سالانه حدود ۶۱ درصد رشد داشته است که یکی از بالاترین نرخهای رشد در میان فناوریهای نوظهور محسوب میشود.
این آمار بیانگر آن است که زیستشناسی مصنوعی تنها یک حوزه علمی نیست، بلکه به یکی از مهمترین عرصههای رقابت فناوری و سرمایهگذاری در جهان تبدیل شده است.
در ایالات متحده آمریکا، توسعه زیستشناسی سنتتیک بر پایه مشارکت دولت، دانشگاه و بخش خصوصی شکل گرفته است. برنامههایی نظیر SynBERC و Living Foundries با حمایت نهادهایی مانند NSF، DARPA، NIH و DOE زمینه توسعه فناوریهای پایه، اتوماسیون مهندسی زیستی، تربیت نیروی انسانی و تجاریسازی دستاوردهای پژوهشی را فراهم کردهاند.
در کنار حمایتهای دولتی، اکوسیستم قدرتمند سرمایهگذاری خطرپذیر آمریکا نیز نقش مهمی در شکلگیری شرکتهایی نظیر Ginkgo Bioworks، Amyris، Twist Bioscience و Moderna داشته است که امروزه از بازیگران اصلی این صنعت بهشمار میروند.
بریتانیا نیز از نخستین کشورهایی بود که با تدوین نقشه راه ملی زیستشناسی سنتتیک، توسعه این فناوری را در سطح ملی دنبال کرد. این کشور با ایجاد مراکزی مانند SynbiCITE، شبکه National Biofoundry Network و سرمایهگذاری در زیرساختهای مهندسی زیستی، تلاش کرده است فاصله میان پژوهشهای دانشگاهی و تجاریسازی فناوری را کاهش دهد و زمینه شکلگیری شرکتهای دانشبنیان و صنایع مبتنی بر زیستشناسی سنتتیک را فراهم کند.
استرالیا در نقشه راه ملی خود که در سال ۲۰۲۱ منتشر شد، زیستشناسی سنتتیک را یکی از محورهای توسعه اقتصاد زیستی معرفی کرده است. براساس این سند، پیشبینی میشود توسعه این حوزه تا سال ۲۰۴۰ حدود ۳۰ میلیارد دلار ارزش اقتصادی ایجاد کرده و زمینه اشتغال بیش از ۵۰ هزار نیروی متخصص را فراهم کند. تمرکز اصلی این کشور بر توسعه زیستتولید، کشاورزی پیشرفته، سلامت، صنایع غذایی و حفاظت از محیطزیست است.
در سالهای اخیر، کشورهای منطقه نیز سرمایهگذاری قابل توجهی در این حوزه آغاز کردهاند. عربستان سعودی با محوریت دانشگاه KAUST، علاوه بر ایجاد پژوهشکدهها و برنامههای آموزشی تخصصی، همکاریهای راهبردی با شرکت Ginkgo Bioworks را آغاز کرده است.
امارات متحده عربی نیز از طریق صندوقهای سرمایهگذاری و شرکتهایی مانند EMPEDE Capital در اکوسیستم جهانی زیستشناسی سنتتیک مشارکت کرده است. همچنین قطر و برخی دیگر از کشورهای منطقه، زیستشناسی مصنوعی را در برنامههای توسعه اقتصاد دانشبنیان و امنیت زیستی خود مورد توجه قرار دادهاند و بدون شک در این ظرفیت نوظهور علمی ایران نمیتواند بهعنوان یک مصرفکننده نقش ایفا کند، چراکه زیستشناسی مصنوعی نقش اساسی در مسائل امنیت کشور دارد.
یکی از مهمترین موانع توسعه زیستشناسی سنتتیک در ایران، نبود زیرساختهای ملی مورد نیاز برای طراحی، ساخت، آزمون و توسعه فناوریهای زیستی است. اگرچه طی سالهای گذشته دانشگاهها، پژوهشگاهها و برخی شرکتهای دانشبنیان توانستهاند تجهیزات و آزمایشگاههای ارزشمندی در حوزه زیستفناوری ایجاد کنند، اما این ظرفیتها عمدتاً بهصورت مستقل، پراکنده و پروژهمحور توسعه یافتهاند و هنوز به یک زیرساخت ملی یکپارچه تبدیل نشدهاند.
در حال حاضر، بخش قابل توجهی از نیازهای کشور در حوزههایی نظیر سنتز DNA و RNA، تولید الیگونوکلئوتیدها، ساخت پلاسمیدها، تأمین آنزیمهای تخصصی، ردههای سلولی استاندارد، مواد مرجع آزمایشگاهی، برخی کیتهای تخصصی و حتی بخشی از نرمافزارهای طراحی زیستی، از طریق شرکتهای خارجی تأمین میشود.
در بسیاری از پروژههای پژوهشی، پژوهشگران ناگزیرند طراحی ژن، سنتز قطعات DNA یا تهیه برخی مواد و خدمات تخصصی را به شرکتهای بینالمللی واگذار کنند. پیادهسازی این رویکرد نیازمند زیرساختهای تخصصی جدیدی است که از مهمترین آنها میتوان به بانکهای DNA و وکتور، سامانههای طراحی زیستی، آزمایشگاههای اتوماسیونشده و بایوفاندریها اشاره کرد.
این زیرساختها امکان انجام هزاران طراحی و آزمایش را بهصورت همزمان فراهم میکنند و زمان توسعه فناوری را از سالها به ماهها یا حتی هفتهها کاهش میدهند و بدون شک جهاددانشگاهی بهعنوان یک نهاد حاکمیتی و حد واسط میتواند نقش اساسی در بنیانگذاری و توسعه این علم در کشور ایفا کند.
یکی از مهمترین اقدامات عملی انجامشده در مسیر راهاندازی مرکز ملی زیستشناسی سنتتیک، فراهمسازی زیرساختهای اولیه استقرار فیزیکی مرکز بود؛ در نخستین گام، ۲۵۰۰ مترمربع زمین برای احداث مرکز ملی زیستشناسی مصنوعی با اعتباری بالغ بر ۵۰۰ میلیارد ریال خریداری شد و آیین کلنگزنی مرکز زیستشناسی مصنوعی جهاددانشگاهی با حضور علی منتظری، رئیس جهاددانشگاهی، زهرا شیخی، معاون پژوهش و فناوری و اکبر بهنامجو استاندار قم در ۲۹ بهمن سال گذشته برگزار شد و اکنون نیز با پیگیریهای به عمل آمده نقشه ساخت مرکز تأیید و در مرحله نهایی اخذ پروانه ساخت از شهرداری است؛ همچنین مدل توسعه مرکز ملی زیستشناسی مصنوعی در قالب چهار فاز متوالی طراحی شده است. این مدل ضمن تعیین مسیر توسعه مرکز، امکان برنامهریزی، تخصیص منابع، ارزیابی پیشرفت و مدیریت ریسک را نیز فراهم میکند.
هر فاز دارای اهداف، خروجیها و الزامات مشخص بوده و در نهایت، مجموعه این چهار مرحله، مسیر تبدیل مرکز از یک طرح مطالعاتی به یک نهاد ملی راهبر در حوزه زیستشناسی مصنوعی را ترسیم میکند.
در فاز نخست، با انجام مطالعات راهبردی، تدوین نقشه راه، طراحی برنامه راهبردی، شناسایی ظرفیتهای کشور و ایجاد شبکه خبرگان، مبانی علمی و مدیریتی لازم برای توسعه مرکز فراهم میشود.
در فاز دوم زیرساختهای فیزیکی، آزمایشگاهی، تجهیزاتی و منابع انسانی مورد نیاز ایجاد شده و مرکز وارد مرحله استقرار و آغاز فعالیت عملیاتی میشود.
فاز سوم بر توسعه ظرفیتها، گسترش همکاریهای ملی و بینالمللی، ایجاد ارتباط مؤثر با صنعت، استانداردسازی خدمات و توسعه زیستاقتصاد متمرکز خواهد بود تا مرکز از یک مجموعه عملیاتی به یک بازیگر فعال در اکوسیستم نوآوری کشور تبدیل شود؛ و فاز چهارم زمینه ایفای نقش راهبردی مرکز در سطح ملی را فراهم میکند؛ در این مرحله، مرکز علاوه بر ارائه خدمات تخصصی، مسئولیت هدایت، هماهنگی و سیاستیاری توسعه زیستشناسی مصنوعی کشور را بر عهده خواهد داشت و بهعنوان مرجع ملی این حوزه ایفای نقش خواهد کرد.
در همین راستا پیشنویس اساسنامه مرکز زیست مصنوعی جهاددانشگاهی تدوین و پس از تأیید ریاست بهمنظور تصویب در جلسه هیئتامنای جهاددانشگاهی مطرح خواهد شد. همچنین پیشنویس فاز نخست تدوین نقشه راه این مرکز توسط پژوهشگران این نهاد تدوین شده است.
با فراخوان صورت گرفته در مجموعه جهاددانشگاهی ۳۰ نفر از اعضای هیئت علمی این نهاد در حوزههای علمی مرتبط با ارسال رزومه آمادگی خود را جهت همکاری و پیشبرد اهداف این مرکز اعلام کردهاند که مایه مباهات است.
در طی همین مدت کوتاه جلسات متعددی با دانشگاهها، پژوهشگاهها و مراکز و پژوهشگران صاحبنظر در این زمینه صورت پذیرفته و منجر به انعقاد تفاهمنامههای همکاری شده است. همچنین شرکتهای دانشبنیان مؤثر در این بخش شناسایی و رایزنی و تبادل نظر بهمنظور همکاری مشترک با آنها در دستور کار مرکز قرار دارد.
مطالعات راهبردی نخستین و بنیادیترین گام در فرآیند تدوین نقشه راه مرکز ملی زیستشناسی مصنوعی است؛ هدف از این مطالعات، ایجاد یک تصویر جامع از وضعیت موجود کشور، روندهای جهانی، ظرفیتهای داخلی، چالشهای ملی و فرصتهای توسعه این دانش در کشور است.
بر همین اساس، مطالعات در چند محور اصلی شامل بررسی روندهای جهانی و سیاستهای کشورهای پیشرو، تحلیل جایگاه جمهوری اسلامی ایران، شناسایی مسائل راهبردی کشور، ارزیابی مخاطرات ناشی از عدم ورود به این فناوری و استخراج حوزههای اولویتدار انجام شده است.
در گام نخست، مسائل راهبردی کشور در سه حوزه سلامت و پزشکی، کشاورزی و دامپروری شناسایی و اولویتبندی شد.
در حوزه سلامت، موضوعاتی نظیر سرطان، مقاومت ضدمیکروبی و پزشکی دقیق؛ در حوزه کشاورزی، چالشهایی همچون فرسایش خاک، بحران آب، وابستگی به کودهای شیمیایی و توسعه نهادههای زیستی؛ و در حوزه دامپروری، موضوعاتی از جمله امنیت خوراک دام، سامانههای پایش بیماریها و توسعه واکسنهای پیشرفته بهعنوان مسائل دارای اولویت ملی انتخاب شدهاند و کارگروههای تخصصی در این موارد شکل گرفته است.
یکی از چالشهای مهم توسعه زیستشناسی مصنوعی در ایران، کمبود نیروی انسانی متخصص در برخی از حوزههای کلیدی و میانرشتهای این فناوری است. اگرچه کشور در رشتههایی مانند زیستشناسی مولکولی، مهندسی ژنتیک، بیوتکنولوژی، داروسازی، پزشکی، دامپزشکی و علوم کشاورزی از ظرفیت علمی مناسبی برخوردار است، اما زیستشناسی سنتتیک ماهیتی کاملاً میانرشتهای دارد و توسعه آن مستلزم حضور همزمان متخصصانی از حوزههای علوم زیستی، مهندسی، علوم داده، هوش مصنوعی، اتوماسیون، طراحی سامانههای زیستی و تجاریسازی فناوری است.
در کشورهای پیشرو در این حوزه رشته دانشگاهی در مقطع دکتری طراحی گردیده است و بدون شک در توسعه این دانش نقش اساسی ایفا میکند. رایزنیهایی با دو دانشگاه بهمنظور همکاری مشترک در خصوص جدب دانشجو به صورت پژوهش محور صورت پذیرفته است که در مراحل تدوین سرفصلهای رشته مذکور است که امیدواریم به سرانجام برسد.
در سالهای اخیر، فناوریهایی مانند ویرایش ژنوم با CRISPR، سامانههای Cell-free، مدارهای ژنتیکی مصنوعی، تولید زیستی مبتنی بر هوش مصنوعی، طراحی موجودات مهندسیشده، محصولات حاصل از زیستشناسی مصنوعی و بسیاری از فناوریهای نوین مهندسی زیستی با سرعتی بسیار بیشتر از روند بهروزرسانی قوانین توسعه یافتهاند؛ در نتیجه، در بسیاری از موارد مسیر مشخصی برای ارزیابی، صدور مجوز، نظارت و ورود این محصولات به بازار وجود ندارد.
علاوه بر تدوین چارچوبهای جدید، بازنگری و بهروزرسانی بخشی از مقررات موجود نیز ضروری به نظر میرسد؛ بهطور نمونه، بخش قابل توجهی از مقررات فعلی کشور در حوزه ایمنی زیستی با تمرکز بر GMO تدوین شدهاند و پاسخگوی طیف گسترده فناوریهای نوظهور زیستشناسی مصنوعی نیستند.
همچنین، فعالان این حوزه معتقدند که پیچیدگی و طولانی بودن برخی فرآیندهای اجرایی و صدور مجوز، میتواند مسیر توسعه و تجاریسازی فناوریهای نوین را با چالش مواجه کند. از اینرو، بازنگری مقررات موجود با هدف حفظ الزامات ایمنی و همزمان تسهیل نوآوری، یکی از پیشنیازهای توسعه مسئولانه زیستشناسی زیستشناسی مصنوعی در کشور محسوب میشود.
این مرکز با تکیه بر نوآوری، پژوهشهای میانرشتهای، توسعه فناوری، شبکهسازی ملی و بینالمللی و تعامل مؤثر با دانشگاهها، صنایع و شرکتهای دانشبنیان، در پی آن است که بستری برای شکلگیری نسل جدید فناوریهای زیستی و توسعه زیستاقتصاد کشور فراهم آورد.
چشمانداز این مرکز، ایجاد اکوسیستمی پویا برای طراحی، ساخت، آزمون و توسعه سامانههای زیستی، تربیت نیروی انسانی متخصص، حمایت از تجاریسازی فناوریهای نوظهور و ایفای نقش راهبردی در ارتقای امنیت سلامت، امنیت غذایی، امنیت زیستی و توسعه پایدار کشور است؛ بهگونهای که در افق پیش رو، بهعنوان مرجع ملی و یکی از بازیگران شناختهشده منطقه در حوزه زیستشناسی مصنوعی شناخته شود.
انتهای پیام