ابداع سنسورهای قابل استنشاق برای تشخیص سریع سرطان ریه

ابداع سنسورهای قابل استنشاق برای تشخیص سریع سرطان ریه

مهندس وب: پژوهشگران دانشگاه «ام آی تی» حسگرهایی از جنس نانوذرات ابداع نموده اند که قابل استنشاق هستند و می توانند سرطان ریه را در مراحل اولیه آن تشخیص دهند.


به گزارش مهندس وب به نقل از ایسنا، با استفاده از فناوری جدیدی که در دانشگاه «ام آی تی»(MIT) توسعه یافته است، تشخیص دادن سرطان ریه می تواند به سادگی استنشاق کردن سنسورهای نانوذرات و سپس انجام دادن آزمایش ادرار باشد که نشان میدهد آیا تومور وجود دارد یا خیر.
به نقل از ساینمگ، تشخیص جدید مبتنی بر نانوحسگرهایی است که بوسیله دستگاه تنفسی یا «نبولایزر»(nebulizer) منتقل می شوند. اگر حسگرها با پروتئین های در رابطه با سرطان ریه روبه رو شوند، سیگنالی را تولید می کنند که در ادرار جمع می شود و می توان آنرا با یک نوار آزمایش کاغذی ساده تشخیص داد.
این روش ممکنست بتواند جایگزین یا مکمل استاندارد طلایی فعلی برای تشخیص سرطان ریه شود که سی تی اسکن با دوز پایین است. پژوهشگران می گویند این روش می تواند تأثیر قابل توجهی را در کشورهای با درآمد کم و متوسط داشته باشد که دسترسی گسترده ای به اسکنرهای مخصوص سی تی اسکن ندارند.
«سانگیتا بهاتیا»(Sangeeta Bhatia) استاد دانشگاه ام آی تی اظهار داشت: در سرتاسر جهان، سرطان در کشورهای با درآمد پایین و متوسط رواج بیشتری خواهد یافت. اپیدمی سرطان ریه در سطح جهانی، ناشی از آلودگی و استعمال دخانیات است. بنابراین، ما می دانیم که دسترسی به این نوع فناوری می تواند تأثیر زیادی داشته باشد.

ذرات قابل استنشاق
برای مساعدت با تشخیص هرچه سریعتر سرطان ریه، «کارگروه خدمات پیشگیرانه آمریکا»(USPSTF) سفارش می کند که افراد سیگاری بالای ۵۰ سال، سی تی اسکن را بصورت سالانه انجام دهند. با این وجود، همه افراد گروه مورد نظر نمی توانند این اسکن ها را دریافت نمایند و بالا بودن پاسخ مثبت کاذب در اسکن ها می تواند به آزمایش های غیر ضروری و تهاجمی منجر شود.
بهاتیا دهه گذشته را صرف توسعه نانوحسگرهایی برای تشخیص دادن سرطان و سایر بیماریها کرده است و او و همکارانش در این پژوهش، امکان استفاده از نانوحسگرها را به عنوان جایگزین در دسترس تر سی تی اسکن سرطان ریه مورد بررسی قرار دادند.
این حسگرها از نانوذرات پلیمری پوشیده شده اند که چیزی مانند رمز DNA را در خود جای داده اند. وقتی سنسور با آنزیم هایی موسوم به «پروتئازها»(Proteases) روبه رو می شود که اغلب در تومورها بیش از حد فعال می باشند، از ذره جدا می شود. این شبه رمزها نهایتاً در ادرار تجمع می کنند و از بدن دفع می شوند.
نسخه های پیشین این حسگرها که سایر اندام مبتلا به سرطان مانند کبد و تخمدان ها را هدف قرار می دادند، برای تزریق وریدی طراحی شده بودند. پژوهشگران می خواستند برای تشخیص سرطان ریه، سنسوری را بسازند که قابل استنشاق و استقرار آن ساده تر باشد.
«کیان ژونگ»(Qian Zhong) از پژوهشگران این پروژه اظهار داشت: زمانی که این فناوری را توسعه دادیم، هدف ما ارائه کردن روشی بود که بتواند سرطان را با حساسیت بالا تشخیص دهد و همین طور آستانه دسترسی بهتری داشته باشد؛ بطوریکه امیدواریم بتوانیم نابرابری را در منابع و تشخیص سریع سرطان ریه بهبود بخشیم.
پژوهشگران برای دستیابی به این هدف، دو فرمول را از ذرات خود ایجاد کردند. آنها محلولی را ارائه دادند که می توان آنرا با نبولایزر به بدن رساند و همچنین، یک پودر خشک را ساختند که می توان به همراه دستگاه تنفسی بهره برد.
هنگامی که ذرات به ریه ها می رسند، جذب بافت می شوند و آنجا در رویارویی با هرگونه پروتئازی قرار می گیرند که ممکنست وجود داشته باشد. سلول های انسانی می توانند صدها پروتئاز متفاوت را بیان کنند و تعدادی از آنها در تومورها بیش فعال می باشند. آنها به سلول های سرطانی کمک می کنند تا با رفتن به میان پروتئین های ماتریکس خارج سلولی، از مکان اصلی خود فرار کنند. این پروتئازهای سرطانی، رمزهای DNA را از حسگرها جدا می کنند و به آنها امکان می دهند تا در جریان خون به گردش درآیند و سپس، بوسیله ادرار دفع شوند.
در نسخه های پیشین این فناوری، پژوهشگران از طیف سنجی جرمی برای تحلیل نمونه ادرار و شناسایی رمزهای DNA استفاده کردند. با این وجود، طیف سنجی جرمی به تجهیزاتی نیاز دارد که ممکنست در مناطقی با منابع کم موجود نباشند. بنابراین، پژوهشگران برای این نسخه، یک سنجش جریان جانبی را ابداع کردند که امکان شناسایی رمزها را با استفاده از یک نوار آزمایشی کاغذی فراهم می آورد.
پژوهشگران این نوار کاغذی را برای شناسایی حداکثر چهار رمز متفاوت DNA طراحی کردند که هر کدام نشان دهنده وجود یک پروتئاز متفاوت هستند. هیچ نوع پیش درمان یا پردازش نمونه ادرار مورد نیاز نیست و نتایج را می توان حدود ۲۰ دقیقه بعد از به دست آوردن نمونه خواند.

تشخیص دقیق
پژوهشگران سیستم تشخیصی خودرا روی موش هایی آزمایش کردند که از نظر ژنتیکی برای ایجاد تومورهای ریه مشابه آن چه در انسان مشاهده می شود، مهندسی شده اند. حسگرها ۷.۵ هفته بعد از شروع ایجاد تومورها اعمال شدند. این نقطه زمانی احتمالاً با مرحله اول یا دوم سرطان در انسان مرتبط می باشد.
پژوهشگران در نخستین مجموعه آزمایش های خود روی موش ها، سطوح ۲۰ سنسور متفاوت را اندازه گیری کردند که برای تشخیص پروتئازهای مختلف طراحی شده بودند. آنها با استفاده از الگوریتم یادگیری ماشینی برای تحلیل این نتایج، یک ترکیب متشکل از تنها چهار سنسور را شناسایی نمودند که پیش بینی می شد نتایج تشخیصی دقیقی را عرضه نماید. سپس، آن ترکیب را روی موش آزمایش کردند و دریافتند که می تواند تومورهای ریه را در مراحل اولیه تشخیص دهد.
بگفته پژوهشگران، ممکنست سنسورهای بیشتری برای تشخیص دقیق روی انسان مورد نیاز باشد اما این هدف می تواند با استفاده از نوارهای کاغذی گوناگون محقق شود که هر کدام چهار رمز DNA مختلف را شناسایی می کنند.
حالا پژوهشگران قصد دارند نمونه های بافت انسان را تحلیل کنند تا ببینند آیا حسگرها برای تشخیص دادن سرطان های انسانی نیز کارآیی دارند یا خیر. آنها امیدوارند که در بلندمدت بتوانند آزمایش های بالینی را روی بیماران انسان انجام دهند. شرکتی به نام «سان برد بیو»(Sunbird Bio) پیش تر آزمایش های فاز یک را روی سنسور مشابهی انجام داده که در لابراتوار بهاتیا تولید شده و آنرا برای تشخیص دادن سرطان کبد و نوعی هپاتیت به نام «استئاتوهپاتیت غیر الکلی»(NASH) بهره برده است.
در بخشهایی از جهان که دسترسی محدودی به سی تی اسکن وجود دارد، این فناوری می تواند پیشرفت شایان توجهی را در غربال گری سرطان ریه ارائه دهد؛ خصوصاً از آن جهت که نتایج را می توان با یک بازدید به دست آورد.
این پژوهش در مجله «Science Advances» به چاپ رسید.



1402/10/17
09:41:12
0.0 / 5
321
تگهای خبر: پروژه , خدمات , دستگاه , سیستم
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۸ بعلاوه ۱
مهندس وب
لینک دوستان مهندس وب
مهندس وب web engineers