تشخیص زودهنگام سرطان سینه با طراحی یک نانوزیست‌حسگر در دانشگاه تهران

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از دانشگاه تهران، پژوهشگران دانشگاه تهران موفق به ساخت یک نانوزیست‌حسگر رنگ‌سنجی دوگانه مبتنی بر نانوذرات طلا و DNAzyme شدند. این ابزار با حساسیت بالا و بدون نیاز به آنزیم، دو بیومارکر کلیدی سرطان سینه را به‌طور هم‌زمان در نمونه‌های بالینی ردیابی کرده و با ایجاد سیگنال رنگی، تشخیص سریع و کم‌هزینه را ممکن می‌کند.

این طرح حاصل پژوهش دکتر مریم کرامتی، دانش آموخته دکترای تخصصی نانوبیوتکنولوژی دانشکده علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای دانشگاه تهران است که با راهنمایی دکتر مهدی رهایی جهرمی، عضو هیأت علمی دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای دانشکده تهران انجام شده و نتایج آن در مقاله‌ای با عنوان «Design and fabrication of a dual-mode colorimetric nanobiosensor for detection of breast cancer-related microRNA biomarkers upon the simultaneous application of gold nanoparticles and DNAzyme». در نشریه معتبر بین‌المللی Analytica Chemica Acta به چاپ رسیده است.

رهایی جهرمی سرپرست این پژوهش درباره اهمیت انجام این پژوهش گفت: «سرطان سینه به عنوان یکی از شایع‌ترین بدخیمی‌ها در جهان، نیازمند روش‌های تشخیصی سریع، حساس و مقرون‌به‌صرفه برای غربالگری در مراحل اولیه است. روش‌های متداول تصویربرداری و بیوپسی، زمان‌بر و پرهزینه بوده و برای غربالگری مکرر و یا تشخیص زودهنگام با محدودیت‌هایی همراه هستند.

وی افزود: در سال‌های اخیر، نشانگرهای زیستی غیرتهاجمی مانند microRNA ها به‌عنوان مولکول‌های هدف مؤثر برای تشخیص زودهنگام سرطان مطرح شده‌اند. با این حال، روش‌های رایج برای تشخیص این مولکول‌های زیستی از جمله qRT-PCR با وجود حساسیت بالا، به دلیل پیچیدگی و نیاز به تجهیزات پیشرفته، برای کاربردهای بالینی گسترده با چالش مواجه هستند.

رهایی جهرمی گفت: در این طرح، یک نانوزیست‌حسگر رنگ‌سنجی دوگانه و بدون استفاده از آنزیم، برای تشخیص زودهنگام سرطان سینه طراحی و ساخته شد. این نانو زیست حسگر قادر است به طور هم‌زمان دو miRNA مرتبط با سرطان سینه، یعنی miR-۱۴۵ (کاهشی) و miR-۲۱ (افزایشی) را شناسایی کند.

وی نوآوری این نانوزیست‌حسگر را استفاده از دو مکانیسم تشخیصی مستقل در یک پلتفرم واحد عنوان کرد و گفت: برای تشخیص miR-۱۴۵ از واکنش زنجیره‌ای هیبریداسیون (HCR) و فعالیت شبه‌پراکسیدازی DNAzyme های G-quadruplex استفاده شده که با اکسیداسیون سوبسترای OPD، یک سیگنال رنگی قابل اندازه‌گیری در طول موج ۴۲۵ نانومتر ایجاد می‌کند. هم‌چنین، برای تشخیص miR-۲۱، از سنجش رنگ‌سنجی مبتنی بر تجمع نانوذرات طلا (AuNPs) استفاده شده که در نتیجه هیبریداسیون مولکول هدف، کاهش جذب در طول موج ۵۳۵ نانومتر را به دنبال دارد.

عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی علوم زیستی دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای در ادامه به برخی از یافته این پژوهش اشاره کرد و گفت: یافته‌های این مطالعه نشان داد که نانوزیست‌حسگر توسعه‌یافته، از حساسیت و ویژگی بالایی در شناسایی هر دو microRNA برخوردار است. کمترین حد تشخیص (LOD) این حسگر برای miR-۱۴۵ و miR-۲۱ در محیط بافر، به ترتیب ۰.۱۵ و ۰.۱۲ نانومولار تعیین شد. این نانوزیست‌حسگر توانست هر یک از miRNA های هدف را به‌طور مجزا و نیز به‌طور همزمان با تمایز بالایی شناسایی کند. عملکرد موفق نانوزیست‌حسگر در نمونه‌های سرم خون اسپایک‌شده، با درصد تطابق از ۹۸.۲% -۱۰۰% و افزایش جزئی در LOD (به ترتیب ۰.۱۸ و ۰.۱۵ نانومولار بترتیب برای miR‑۱۴۵ و miR‑۲۱)، نشان‌دهنده پتانسیل بالای آن برای کاربرد در شرایط واقعی بالینی است.

رهایی جهرمی، کارآمدی، کم‌هزینه بودن و کاربری آسان را از ویژگی این ابزار برشمرد و گفت: این نانوزیست‌حسگر رنگ‌سنجی دوگانه، می‌تواند ابزاری کارآمد، کم‌هزینه و با کاربری آسان برای تشخیص زودهنگام سرطان سینه باشد. این سامانه با ارائه داده‌ها درباره حضور همزمان دو miRNA با الگوی بیانی متضاد، می‌تواند به عنوان مکملی برای روش‌های سنتی در غربالگری و پایش بیماری سرطان سینه مورد استفاده قرار گیرد و با تغییر توالی پروب‌ها مورد استفاده، قابلیت تعمیم به سایر نشانگرهای زیستی (از جنس نوکلئیک اسید) و در نتیجه تشخیص سایر بیمارهای ژنتیکی را نیز داراست. این پژوهش مسیر جدیدی را برای توسعه سامانه‌های هوشمند پایش همزمان چند نشانگر زیستی با بهره‌گیری از فناوری نانو و مکانیسم‌های تشخیص بدون آنزیم هموار کرده است.

برای مشاهده این مقاله اینجا کلیک کنید.