مبارزه هوشمند با سرطان سینه

در حال حاضر بافت‌برداری و غربالگری معمول‌ترین و دقیق‌ترین روش‌های شناسایی سلول‌های سرطانی در خون و بافت‌های بدن است. در این میان روش نمونه‌برداری برای تشخیص نسبت به دیگر روش‌های یادشده روشی تهاجمی محسوب می‌شود و می‌تواند برای بیمار استرس‌زا باشد. اما فناوری استفاده از زیست‌حسگرهای زیستی می‌تواند روشی سریع‌تر، دقیق‌تر و ایمن‌تر برای تشخیص سرطان باشد و در عین حال در مراحل اولیه نیز سلول سرطانی قابل تشخیص است. اکنون محققان دانشگاه تهران به روشی دست یافته‌اند که با کمک فناوری زیستی بتوانند سرطان سینه را در مراحل اولیه تشخیص دهند.

حسگرهای زیستی گروهی از حسگرها هستند که می‌توانند فقط به یک ماده خاص واکنش نشان دهند. این نوع حسگرها معمولا سازوکار مشترکی دارند و در سال‌های اخیر پیشرفت‌های زیادی داشته‌اند. حسگرهای زیستی برای کشف یک نقص ژنتیکی یا ابتلا به انواع سرطان‌ها می‌توانند ابزاری کاربردی باشند. دکتر هدایت‌ا... قورچیان، استاد گروه بیوفیزیک دانشگاه تهران، درمورد نانوزیست‌حسگری که با راهنمایی او توسط دکتر فاطمه حکیمیان (دانشجوی سابق) در دانشگاه تهران ساخته شده است، به جام‌جم می‌گوید: حسگرهای زیستی ابزاری است که ترکیبات شیمیایی و مولکول‌های زیستی مانند دی‌ان‌ای، پروتئین یا آران‌ای را آشکارسازی یا اندازه‌گیری می‌کند. حسگرهای زیستی ترکیبی از یک جزء زیستی مانند آنزیم، آنتی بادی، دی‌ان‌ای، سلول و یک مبدل فیزیکی مانند ابزارهای طیف‌سنجی یا الکتروشیمیایی است. مبدل فیزیکی، تغییرات برآمده از برهمکنش جزء زیستی و مولکول هدف را به سیگنال الکتریکی قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌کند. معمولا حسگرهای زیستی بر اساس نوع مبدل به حسگرهای الکتروشیمیایی، نوری و فیبر نوری، امپدانس، خازنی، پیزوالکتریک و مانند آنها طبقه‌بندی می‌شوند.

شناسایی سلول‌های سرطانی و واکنش به آنها

نشانگرهای زیستی سرطان می‌توانند مولکول‌هایی را شناسایی کنند که به نوعی با سرطان مرتبط هستند و وجود مقادیری از آن یا غلظت آنها در فرد می‌تواند نشانه‌ای برای ابتلا به سرطان در فرد باشد. ممکن است این نشانگرهای زیستی به طور معمول در مایعات بدن انسان مانند خون، سرم، ادرار یا مایع مغزی نخاعی وجود داشته باشد، اما براثر بروز سلول‌های سرطانی میزان آنها افزایش پیدا می‌کند. دکتر قورچیان در مورد نحوه شناسایی سلول‌های سرطانی و واکنش به آنها در این سیستم می‌افزاید: زیست ‌حسگری که در آزمایشگاه بیوآنالیز طراحی و ساخته شده، برای تشخیص سرطان سینه مفید است. حسگر ساخته شده نسبت به مولکول‌های ریز آران‌ای (microRNA) 155 یا به اختصار miR-155 حساس است و با دقت بسیار خوبی آن را شناسایی می‌کند. این نشانگر زیستی معمولا در حالت عادی در سرم خون وجود دارد، اما در افراد مبتلا به سرطان سینه غلظت این مولکول کمی افزایش پیدا می‌کند. به طوری که هر چه غلظت این مولکول در خون بیشتر باشد، احتمال ابتلای فرد به سرطان سینه بیشتر است.

نحوه عمل زیست‌حسگر سرطان سینه به این ترتیب است که ابتدا یک مولکول که مکمل ساختار miR-155 است و می‌تواند به‌طور اختصاصی با آن زوج شود طراحی و ساخته می‌شود. به این مولکول مکمل، سنجه یا کاوشگر (Probe) گفته می‌شود. ابتدا کاوشگر در سطح زیست‌حسگر تثبیت می‌شود و مکمل خود یعنی miR-155 را که شاخص سرطان سینه است به دام می‌اندازد. سپس نانوذرات نقره با بار مثبت را - که قبلا آنها را طراحی، ساخته و آماده کرده‌ایم- به آن می‌افزاییم. این نانوذرات به‌دلیل دارا بودن بار مثبت به miR-155 که دارای بار منفی هستند متصل می‌شوند و به‌دلیل فعال بودن در یک ولتاژ خاص که به‌وسیله منبع تغذیه تامین می‌شود فعالیت خود را آغاز می‌کند. در نتیجه این فرآیند جریان برق تولید می‌شود که با دستگاه آمپرمتر قابل اندازه‌گیری است. بنابراین هر چه جریان بیشتری تولید شود مقدار miR-155 بیشتری در سرم وجود دارد و نشانه این است که احتمال ابتلای فرد به سرطان سینه بیشتر است.

مزیت روش جدید نسبت به روش‌های قبلی

دکتر قورچیان درباره مزیت روش حسگر زیستی ابداع شده در دانشگاه تهران می‌گوید: مزایای حسگر زیستی که ما طراحی کردیم را می‌توان در چند مورد خلاصه کرد: اندازه کوچک، قیمت پایین، استفاده آسان، سرعت عمل و دقت بالا از مشخصاتی هستند که این زیست حسگر را نسبت به موارد قبلی ممتاز می‌کند. استاد بیوفیزیک دانشگاه تهران درباره مزیت‌های این فناوری نسبت به نمونه‌های مشابه یا خارجی می‌گوید: استفاده از این حسگر زیستی می‌تواند موجب تشخیص زودهنگام سرطان شود. اصولا هرچه سرطان زودتر شناخته شود احتمال درمان قطعی آن بیشتر می‌شود. ولی در مورد آن دسته از سرطان‌هایی که معمولا دیر تشخیص داده می‌شوند امکان درمان ضعیف خواهد بود. با وجود مزایایی که روش‌های موجود تشخیص سرطان سینه دارند، اشکالاتی از قبیل دقت پایین و پیچیدگی در برخی از آنها دیده می‌شود.

از مزیت‌های مورد توجه این زیست‌حسگر، حد تشخیص آن است که قادر است سرطان سینه را با دقت بسیار خوبی تشخیص دهد. لازم به ذکر است که حد تشخیص، کمترین غلظت از ماده است که با حسگر می‌تواند تشخیص داده شود. هر چه حسگری حد تشخیص کمتری داشته باشد، توان بیشتری در تشخیص زود هنگام سرطان خواهد داشت.

اکنون تحقیقات اولیه آزمایشگاهی در مورد این زیست حسگر به پایان رسیده و نتایج آن در نشریه معتبر گزارش‌های علمی یا Scientific Reports منتشر شده است. با انجام آزمایش‌های بیشتر و بهینه‌کردن تمام شرایط نمونه اولیه این زیست حسگر را می‌توان ساخت تا جان بیماران بیشتری را پیش از گسترش یافتن سرطان سینه نجات داد.

افزایش شانس درمان سرطان سینه

توسعه روش‌های جدید تشخیص زودهنگام می‌تواند در آینده به درمان کم‌هزینه‌تر انواع سرطان و افزایش شانس بهبود بیماران منجر شود. دکتر قورچیان در پایان در این‌باره می‌گوید: هر چه سرطان زودتر تشخیص داده شود احتمال این‌که فرد درمان شود بیشتر است. طبق آمارهای منتشر شده، سرطان سینه از شایع‌ترین عوامل مرگ‌ومیر در زنان زیر 40 سال است. در صورتی که این بیماری زود تشخیص داده شود درمان‌پذیر است و حدود یک‌سوم این بیماران از مرگ نجات می‌یابند. این به آن معنی است که با تشخیص زودهنگام سرطان سینه سالانه حدود 400هزار نفر در جهان از مرگ نجات می‌یابند. با استفاده از این حسگر و با انجام تست‌های تکمیلی قادر خواهیم بود سرطان را در مراحل ابتدایی و با دقت بالا تشخیص دهیم. در صورت استقبال سرمایه‌گذاران در جهت بهینه‌سازی این فرآیند، ساخت نمونه‌های اولیه و تولید صنعتی چنین محصولاتی نیز می‌توان امیدوار بود روند پیشرفت این روش سریع‌تر و بهینه‌تر اتفاق بیفتد.

نقش نانو فناوری در ساخت زیست‌حسگر

اصولا مواد نانوساختار در بهبود عملکرد زیست‌حسگرها تاثیر زیادی دارند. استفاده هوشمندانه از نانوذرات در حسگرها به افزایش حساسیت و بهبود حد تشخیص به میزان چندبرابر منجر می‌شود. یکی از مزیت‌های استفاده از فناوری نانو در ساخت حسگرهای زیستی این است که اصولا چون سطح ویژه نانوذرات بسیار بالا بوده، سبب می‌شود گیرنده‌های زیستی بیشتری روی آنها جای گیرند. همین موضوع باعث می‌شود عملکرد این سیستم بهتر شده و دقت حسگر را افزایش ‌دهد. موفقیتی که در این پروژه حاصل شد حد تشخیص بسیار عالی آن بوده که به دلیل استفاده از نانوذرات نقره در ساختار آن است. این محققان توانستند با افزایش سطح این نانوذرات قدرت عملکرد آن را به‌طور چشمگیری بالا ببرند. موضوع قابل توجه این است که بدون استفاده از این نانوذرات این حد از دقت در تشخیص حاصل نمی‌شد.

سپیده شعرباف

دانش