دانشمندان یک آزمایش خون مقرون به صرفه و سریع برای سرطان مغز ابداع کرده‌اند

به گزارش مجله خبری نگار،محققان دانشگاه نوتردام دستگاه خودکار جدیدی ساخته‌اند که می‌تواند گلیوبلاستوما، یک تومور مغزی با رشد سریع و غیرقابل درمان، را در کمتر از یک ساعت تشخیص دهد. میانگین طول عمر یک بیمار مبتلا به گلیوبلاستوما ۱۲ تا ۱۸ ماه پس از تشخیص است.

اساس این تشخیص، یک تراشه زیستی است که از فناوری الکتروکینتیک برای تشخیص نشانگر‌های زیستی یا گیرنده‌های فعال فاکتور رشد اپیدرمی (EGFR) استفاده می‌کند، که در برخی از سرطان‌ها مانند گلیوبلاستوما بیش از حد بیان می‌شوند و در وزیکول‌های خارج سلولی یافت می‌شوند.

ژو-چیا چانگ، استاد مهندسی شیمی و زیست‌مولکولی در بایر در نوتردام و نویسنده اصلی این مطالعه تشخیصی که در مجله Communications Biology منتشر شده است، گفت: «وزیکول‌های خارج سلولی یا اگزوزوم‌ها، نانوذرات منحصر به فردی هستند که توسط سلول‌ها ترشح می‌شوند. آنها بزرگ هستند - ۱۰ تا ۵۰ برابر بزرگتر از یک مولکول - و بار الکتریکی ضعیفی دارند. فناوری ما به طور خاص برای این نانوذرات طراحی شده است و از خواص آنها به نفع خود استفاده می‌کند.»

محققان با دو چالش رو‌به‌رو بودند: توسعه فرآیندی که بتواند بین EGFR‌های فعال و غیرفعال تمایز قائل شود، و ایجاد یک فناوری تشخیصی که در تشخیص EGFR‌های فعال در وزیکول‌های خارج سلولی در نمونه‌های خون حساس و در عین حال انتخابی باشد.

برای انجام این کار، محققان یک تراشه زیستی ساختند که از یک حسگر الکتروکینتیک ارزان قیمت به اندازه یک خودکار استفاده می‌کند. با توجه به اندازه وزیکول‌های خارج سلولی، آنتی‌بادی‌های روی حسگر می‌توانند پیوند‌های متعددی با همان وزیکول خارج سلولی تشکیل دهند. این روش حساسیت و گزینش‌پذیری تشخیص را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد.

سپس نانوذرات سیلیکون مصنوعی با ایجاد بار منفی بالا، وجود EGFR فعال را روی وزیکول‌های خارج سلولیِ جذب‌شده «گزارش» می‌دهند. در حضور وزیکول‌های خارج سلولی با EGFR فعال، می‌توان تغییر ولتاژی را مشاهده کرد که نشان‌دهنده وجود گلیوبلاستوما در بیمار است.

این استراتژی حسگری بار، تداخل معمول در فناوری‌های حسگر فعلی که از واکنش‌های الکتروشیمیایی یا فلورسانس استفاده می‌کنند را به حداقل می‌رساند.

ساتیاجیوتی سناپاتی، یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: «حسگر الکتروکینتیک ما به ما امکان می‌دهد کاری را انجام دهیم که سایر دستگاه‌های تشخیصی قادر به انجام آن نیستند. ما می‌توانیم مستقیماً خون را بدون هیچ پیش‌درمانی برای جداسازی وزیکول‌های خارج سلولی بارگیری کنیم، زیرا حسگر ما تحت تأثیر ذرات یا مولکول‌های دیگر قرار نمی‌گیرد. این امر نویز کمی را نشان می‌دهد و حسگر ما را نسبت به سایر فناوری‌ها در تشخیص بیماری حساس‌تر می‌کند.»

این دستگاه اساساً از سه بخش تشکیل شده است: یک رابط اتوماسیون، یک دستگاه قابل حمل نمونه اولیه که مواد مورد استفاده برای انجام آزمایش را کنترل می‌کند و یک زیست‌تراشه. هر آزمایش به یک زیست‌تراشه جدید نیاز دارد، اما رابط اتوماسیون و نمونه اولیه را می‌توان دوباره استفاده کرد.

هر آزمایش کمتر از یک ساعت طول می‌کشد و تنها به ۱۰۰ میکرولیتر خون نیاز دارد. مواد مورد نیاز برای تولید هر تراشه زیستی کمتر از ۲ دلار قیمت دارد.

اگرچه این دستگاه تشخیصی برای گلیوبلاستوما توسعه داده شده است، محققان می‌گویند که می‌توان آن را برای انواع دیگر نانوذرات بیولوژیکی نیز تطبیق داد. این امر امکان تشخیص طیف وسیعی از نشانگر‌های زیستی مختلف برای سایر بیماری‌ها را برای این فناوری فراهم می‌کند. چانگ گفت که این تیم در حال بررسی این فناوری برای تشخیص سرطان لوزالمعده و احتمالاً سایر اختلالات مانند بیماری‌های قلبی عروقی، زوال عقل و صرع است.