ثبت اختراع اساتید شریف در معتبرترین سیستم ثبت اختراع دنیا - سیلور 7

دستاوردهای این اختراع برای کشور شامل کاهش زمان تشخیص بیماری های ژنتیکی مانند ناهنجاری های جسمی و ناتوانی های ذهنی، سرطان، آلرژی ها، و بیماری های سیستم عصبی (مانند ام اس و پارکینسون)، کاهش هزینه های بیماران برای آزمایش های ژنتیکی، کاهش زمان و هزینه مالی تحقیق و توسعه در زمینه علوم و مهندسی ژنتیک، یاری به ارتقاء مراکز تحقیقاتی و پزشکی کشور برای تبدیل شدن به یک قطب خواهد بود.

کوهی استاد دانشگاه صنعتی شریف درباره اهمیت و لزوم این پژوهش گفت: در زیست شناسی، رشته های دی ان ای شامل دستورالعمل های خاص برای تکثیر و فراوری پروتئین های معین کننده عملکرد و توسعه بیولوژیکی تمام موجودات زنده هستند. هر دی ان ای شامل رشته ای طولانی از نوکلئوتیدهاست. جهش های ناخواسته در هر دی ان ای ممکن است دستورالعمل های رشته دی ان ای را مختل کند و باعث از دست رفتن ساختار پروتئینی یا فراوری پروتئین های ناهنجار گردد که به عنوان نمونه باعث تغییر در ظاهر فرد و یا ابتلا فرد به بیماری های ژنتیکی بسیار جدی مانند سرطان می گردد. بنابراین در بیوانفورماتیک، تشخیص و مکان یابی جهش ها در رشته دی ان ای برای تشخیص بیماری های ژنتیکی و سپس درمان آن از اهمیت بالایی برخوردار است.

وی اضافه کرد: در این راستا، رشته دی ان ای کاندید با یک رشته دی ان ای مرجع سالم تطبیق داده می گردد تا با معین شباهت و تفاوت بین دو رشته مکان دقیق جهش ها کشف گردد. با توجه به طویل بودن رشته های دی ان ای (بیش از سه میلیارد نوکلئوتید)، تطبیق دو رشته دی ان ای کاری بسیار طولانی و پیچیده است که با توسعه روزافزون حجم داده های ژنومی و توسعه دانش ژنتیک و پزشکی پیچیده تر و مستلزم پرداخت هزینه های گزاف شده است. بعلاوه انجام این کار با استفاده از پردازنده های الکتریکی که ماهیتی سریال دارند با چالش های متعددی مانند پیچیدگی فراوان پردازش رشته های طولانی، زمان و توان مصرفی بسیار زیاد در تطبیق توالی ژنوم، احتیاج به پردازنده قوی و حافظه ذخیره سازی زیاد و ... روبرو هست. این در حالی است که برای درمان بیماری ژنتیکی، بایستی جهش ها در سریع ترین زمان ممکن کشف و مکان یابی گردد.

این محقق ادامه داد: راه حل چالش فوق را می توان در پردازش نوری به عنوان یک فناوری نوین جستجو کرد که قادر است حجم بالایی از داده ها را در زمانی کوتاه با استفاده از موازی سازی داده ها و سرعت بالای انتشار نور پردازش کند. بر همین اساس در این اختراع، یک روش تازه برای تطبیق توالی دی ان ای با استفاده از پردازش نوری ارائه شده است. هدف از راه حل ارائه شده دستیابی به یک معماری کاملاً نوری است تا بتواند با استفاده از ویژگی های موازی سازی و سرعت امواج نوری علاوه بر در تطبیق توالی دی ان ای، معین دقیق مکان جهش ها، و ارائه آن در قالبی ساده و قابل فهم با بهبودهای قابل ملاحظه ای در مصرف توان و زمان پردازش نسبت به سامانه های الکتریکی مشابه همراه باشد.

کوهی اعلام نمود؛ در این اختراع، با عبور سریع امواج نوری از قطعات اپتیکی با قابلیت موازی سازی و حجم داده ورودی بسیار بالا، بسیاری از مسائل موجود در روش های الکتریکی مشابه را حل می کنیم. بعلاوه استفاده از امواج نوری به جای امواج الکتریکی در پردازش داده ها، باعث کاهش قابل توجه توان مصرفی، از بین رفتن احتیاج به اجزای ذخیره سازی موقت اطلاعات و... شده است. روش تطبیق نوری ارائه شده در این اختراع از پنج مرحله تشکیل شده است که شامل کدگذاری، تطبیق، حذف اختلال، ساده سازی، و بهبود خروجی است.

وی یادآور شد: به صورت کلی، نوآوری های این اختراع شامل ارائه یک روش تطبیق کاملا نوری رشته های دی ان ای برای معین مکان دقیق جهش ها، ارائه یک کدگذاری نوری تازه، ارائه یک معماری کاملا نوری بسیار سریع با توان پردازشی بالا، فراوری یک خروجی ساده و قابل فهم است. بعلاوه از این اختراع می توان در مراکز تحقیقات ژنتیک، بیوتکنولوژی و کشاورزی، مراکز آموزشی مانند دانشگاه های پزشکی، مراکز تحقیقاتی در زمینه پزشکی ژنتیکی و بیماری های ژنتیکی، کلینیک ها و بیمارستان ها، شرکت های تحقیقاتی داروسازی، شرکت های دارای خدمات تطبیق رشته های دی ان ای و ... استفاده کرد.

سیستم پتنت آمریکا USPTO مشهورترین سیستم ثبت اختراع در جهان است. بازار بسیار بزرگ، فعالیت و حضور گسترده بعضی از بزرگ ترین شرکت های فناور در این کشور، توسعه و تجاری سازی آخرین فناوری های نوظهور در زیست بوم هایی مانند دره سیلیکون و ... موجب شده است تا یک US پتنت، به عنوان دارایی بسیار ارزشمندی برای مراکز تحقیقاتی دانشگاهی و شرکت های مختلف آمریکایی و به طور کلی سراسر جهان محسوب گردد.