محققان دانشگاه استنفورد چیپستی توسعه دادهاند که میتواند آزمایش خون را به صورت فیلمبرداریشده تحویل دهد این دستگاه جدید میتواند به صورت مداوم سطح تقریبی هر پروتئین و مولکولی را در خون شناسایی کند. بنا بر گفته محققان، این دستگاه میتواند تغییرات چشمگیری در نحوه تشخیص بیماری، نظارت بر بیمار و تحقیقات زیست پزشکی ایجاد نماید.
معمولا در چک آپها و معاینات پزشکی، اولین گام برای شروع، آزمایش خون میباشد. اما با وجود قدرت تشخیص دهندگی بالا، این آزمایش معمولا تنها یک تصویر از خون را در یک لحظه از زمان فراهم می کند. آقای تام سو، پروفسور دانشگاه استنفورد در بخش مهندسی الکترونیک و رادیولوژی در این باره گفت:« آزمایش خون روش فوق العاده ای محسوب میشود اما به طور مثال این آزمایش نمیتواند تشخیص دهد که سطح گلوکز یا انسولین در بیمار در حال افزایش یا کاهش است. بنابراین دانستن جهت تغییرات امری مهم و حیاتی به حساب میآید.»
به گزارش سرویس اخبار علمی پزشکی تکنا به نقل از دانشگاه استنفورد امریکا، اکنون آقای سو با همکاری اریک اپل که استادیار علوم و مهندسی مواد در دانشگاه است، به همراه همکارانشان فناوریای را توسعه داده اند که میتواند آزمایش خون را پیشرفته تر کند و کمبودهای آن را رفع نماید. دستگاهی که آنان توسعه داده اند، Real Time ELISA نام گذاری شده است. این دستگاه قادر است بسیاری از آزمایشات خون را به سرعت انجام دهد و سپس نتایج بدست آمده فرد مذکور را متصل و ترکیب میکند تا قابلیت زمان واقعی و مداوم آن فعال شود و بتوان شیمی خون بیمار را نظارت کرد. در واقع محققان به جای عکس برداری از خون، روشی به منظور فیلم برداری از آن ایجاد کردهاند.
در مطالعه جدیدی که در مجله Nature Biomedical Engineering منتشر شده، محققان از این دستگاه برای شناسایی همزمان سطح انسولین و گلوکز در موش های آزمایشگاهی دیابتی زنده استفاده کردند. اما با این حال محققان گفتهاند که ابزار آنها تواناییهای بیشتری دارد و می تواند به راحتی پیکربندی و تنظیمات جدیدی بر آن انجام شود تا به صورت مجازی بتواند هر پروتئین و نشانگر زیستی مورد نظر را کنترل و نظارت کند.
از نقطه نظر فنی، این ابزار بر اساس فناوری موجود Enzyme-related Immunosorbent Assay کار میکند که آن را به اختصار ELISA مینامند. ELISA از اوایل دهه ۱۹۷۰ میلادی با عنوان استاندارد طلایی در فناوریهای تشخیص بیومولکولی شناخته میشد و تقریبا می تواند هر پپتید ، پروتئین ، آنتی بادی یا هورمون در خون را شناسایی کند. به طور مثال ، روش ELISA در شناسایی آلرژی عملکرد خوبی ارائه میدهد. این فناوری همچنین برای ردیابی ویروسی مانند HIV و نیل غربی به کار میرود. همچنین برای شناسایی ویروس SARS-CoV-2 که باعث ایجاد COVID-19 شده، از این تکنیک استفاده میشود. پروفسور سوه در این باره گفته که ما توانستیم ELISA را به صورت مداوم پایدار کنیم.
فناوری ELISA زمان واقعی در حقیقت یک آزمایشگاه کامل بر روی یک چیپست است که عرض لولهها و دریچههای آن از یک تار موی انسان کمتر است. در واقع یه سوزن به اندازه یک مویرگ خون را از بدن بیمار به مدارهای کوچک دستگاه هدایت میکند و آنجا مکانی است که فناوری ELISA بارها و بارها انجام میشود.
پرفسور سو این فرایند را به تهیه یک ساندویچ پروتئینی تشبیه کرده است که در آن دو مولکول یا آنتی بادی به پروتئین مورد نظر متصل می شوند. آنتی بادی اول را می توان به طور سفارشی جستجو کرد و روی نشانگر زیستی خاص قفل نمود. زمانی که آنتی بادی اول متصل شود، آنتی بادی دوم نیز فعال میگردد. این آنتی بادی نوری از خود نور ساطع میکند که توسط دوربینی با سرعت بالا ضبط میشود. بر اساس میزان درخشش نمونه خون ، دانشمندان می توانند نه تنها وجود پروتئین مورد نظر بلکه غلظت آن را نیز تعیین کنند. هرچه مولکول هدف در خون بیشتر باشد ، نمونه روشن تر خواهد بود.
بررسی و مانیتور زمان واقعی و مداوم نمونه خون بر روی نشانگرهای همچون گلوکز، لاکتات و اکسیژن توسعه داده شده است اما به گفته پرفسور سو گسترش این فناوری بر روی دیگر نشانگرها بسیار دشوار است. به همین دلیل است که سازگاری ELISA زمان واقعی با پروتئین های بی شمار به نظر امیدوار کننده می آید.
پرفسور سو در ادامه گفته است:« به این فناوری به چشم یک حسگر انسولین نگاه نکنید. شما دیدگاه خود را بر این مبنا بگذارید که این روش انجام ELISA، یک فرایند جدید و انقلابی به حساب میآید.»
فناوری ELISA زمان واقعی ممکن است یک مزیت برای تحقیقات زیست پزشکی نیز باشد؛ به کمک این فناوری میتوان بازخوردی دقیق و فوری در مورد اثربخشی داروها و سایر روشهای درمانی به دست آورد اما پرفسور سو این احتمال را میدهد که از این دستگاه در بخش مراقبهای ویژه و اورژانس استفاده شود. زیرا در این اماکن به دقت و زمان بیشتری نیاز است و کاربرد این دستگاه در آنجا مشخص خواهد شد. به عنوان یک نمونه ، پرفسور سو به “طوفان سیتوکین” ناشی از بیماری COVID-19 اشاره می کند. با شروع این بیماری ، سیستم ایمنی بدن بیمار با هشدار دفاعی بالا روبرو می شود و بدن فرد بیمار پروتئینهای سیگنالینگ زیادی را به منظور مبارزه با بیماری ایجاد میکند که آن را سیتوکین مینامند. در برخی از موارد ، بدن حتی پس از کنترل بیماری نمی تواند سطح تهدید را کاهش دهد و در عوض سیتوکین های بیشتری تولید می کند که می تواند منجر به سپسیس و نارسایی اندام داخلی شود.
پرفسور سو از نسخه جدیدتری از فناوری زمان واقعی ELISA به پزشکان خبر میدهد و آیا اینکه نسخه جدید این فناوری میتواند سطح سیتوکین در بدن فرد بیمار را کاهش دهد یا خیر. پرفسور سو و تیم وی در حال حاضر در حال اصلاح و کار بر روی دستگاه خود هستند تا یک سیتوکین حیاتی به نام IL-6 را اندازهگیری کند. در حال حاضر آزمایشهای مربوط به IL-6 میبایست برای انجام پردازشهای لازم به یک آزمایشگاه پزشکی منتقل یابند و برای دریافت نتیجه باید ۳ روز منتظر ماند.
پرفسور سو همچنین در ادامه گفته است:« در بیماری سپسیس ، زمان بسیار حائز اهمیت است؛ هر ساعت که می گذرد، احتمال مرگ بیمار ۸ درصد افزایش می یابد و بیماران برای دریافت نتیجه آزمایش سه روز زمان ندارند. این می تواند پیامدهای نجات دهنده ای داشته باشد و میتواند فرد بیمار را با خطر مرگ روبرو کند. بنابراین توسعه این دستگاه منجر به نتایج نجات دهندهای خواهد شد.» برای دیدن دیگر اخبار به صفحه اخبار علمی مراجعه کنید.
