تشخیص سریع سرطان مغز با یک تراشه زیستی

به نقل از وب‌سایت رسمی دانشگاه نوتردام، محور تشخیص یک تراشه زیستی است که از فناوری الکتروکینتیک برای شناسایی نشانگرهای زیستی یا «گیرنده‌های فاکتور رشد اپیدرمی»(EGFRs) فعال استفاده می‌کند. این گیرنده‌ها در برخی سرطان‌ها مانند گلیوبلاستوما بیش از حد بیان می‌شوند و در وزیکول‌های خارج سلولی وجود دارند.

«هسوئه چیا چانگ»(Hsueh-Chia Chang) استاد مهندسی شیمی و بیومولکولی دانشگاه نوتردام و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: وزیکول‌های خارج سلولی یا اگزوزوم‌ها نانوذرات منحصربه‌فردی هستند که توسط سلول‌ها ترشح می‌شوند. آنها ۱۰ تا ۵۰ برابر بزرگ‌تر از یک مولکول هستند و بار ضعیفی دارند. فناوری ما به طور ویژه برای این نانوذرات طراحی شده است و از ویژگی‌های آنها به نفع ما استفاده می‌کند.

چالش برای پژوهشگران دو جنبه بود.

۱. ایجاد فرآیندی که بتواند بین گیرنده‌های فاکتور رشد اپیدرمی فعال و غیر فعال تمایز قائل شود.

۲. ایجاد یک فناوری تشخیصی حساس و در عین حال انتخابی برای شناسایی گیرنده‌های فاکتور رشد اپیدرمی فعال روی وزیکول‌های خارج سلولی در نمونه‌های خون.

پژوهشگران در این پروژه، یک تراشه زیستی ابداع کردند که از یک حسگر ارزان‌قیمت الکتروکینتیک استفاده می‌کند. با توجه به اندازه وزیکول‌های خارج سلولی، آنتی‌بادی‌های روی حسگر می‌توانند پیوندهای متعددی را با یک وزیکول خارج سلولی برقرار کنند. این روش به طور قابل توجهی حساسیت و تشخیص را افزایش می‌دهد.

نانوذرات سیلیس مصنوعی، حضور گیرنده‌های فاکتور رشد اپیدرمی فعال را روی وزیکول‌های خارج سلولی گزارش می‌دهند. هنگامی که وزیکول‌های خارج سلولی و گیرنده‌های فاکتور رشد اپیدرمی فعال وجود داشته باشند، تغییر ولتاژ مشاهده می‌شود که نشان‌دهنده وجود گلیوبلاستوما در بیمار است. این راهبرد سنجش بار الکتریکی، تداخل رایج در حسگرهای کنونی را که از واکنش‌های الکتروشیمیایی یا فلورسنس استفاده می‌کنند، به حداقل می‌رساند.

«ساتیاجیوتی سناپاتی»(Satyajyoti Senapati) دانشیار پژوهشی مهندسی شیمی و بیومولکولی دانشگاه نوتردام و یکی از پژوهشگران این پروژه گفت: حسگر الکتروکینتیک به ما امکان می‌دهد تا کارهایی را انجام دهیم که با سایر روش‌های تشخیصی ممکن نیستند. ما می‌توانیم مستقیما خون را بدون هیچ گونه پیش‌درمانی برای جداسازی وزیکول‌های خارج سلولی بارگیری کنیم زیرا حسگر ما تحت تأثیر ذرات یا مولکول‌های دیگر قرار نمی‌گیرد و نسبت به سایر فناوری‌ها برای تشخیص بیماری حساس‌تر است.

این پژوهش در «Communications Biology» به چاپ رسید.