پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

تیمی از محققان دانشگاه فلوریدا یک روش امیدوارکننده جدید مبتنی بر CRISPR برای آزمایش‌های خون غیرتهاجمی توسعه داده اند که می‌تواند به پزشکان در تشخیص سرطان در مراحل اولیه کمک کند.

این تیم نشان داد که استراتژی آنها به اندازه روش‌ واکنش زنجیره‌ای پلیمراز کمی رونویسی معکوس (RT-qPCR) برای تشخیص سرطان مؤثر است و می‌تواند با یک دستگاه قابل حمل ساده برای آزمایش‌های بالینی جفت شود.

این تحقیق به رهبری Yong Zeng، دانشیار دپارتمان شیمی و عضو هیأت علمی وابسته در دپارتمان مهندسی زیست پزشکی در 27 آوریل 2023 در ژورنالNature Biomedical Engineeringمنتشر شد. این تیم با دپارتمان جراحی در کالج پزشکی UF برای جمع آوری نمونههای مورد آزمایش در این مطالعه همکاری کرد.

این روش از طریق شناسایی microRNAها (مولکول‌های RNA کوچکی هستند که در تنظیم بیان ژن نقش دارند) در ذرات ریز در گردش خون به نام وزیکول‌های خارج سلولی کار می‌کند.

MicroRNA ها به عنوان منابع امیدوارکنندهای برای ساخت و توسعه نشانگرهای زیستی تومورهای سرطانی در مایعات بدن مانند خون شناخته شدهاند. اما کاربرد بالینی آنها به دلیل پیچیدگی و فقدان ابزاری که به اندازه کافی در تشخیص آنها حساس باشد، محدود باقی مانده است.

وزیکول‌های خارج سلولی ذراتی با ابعاد کوچک در حد نانو هستند که به طور فعال توسط انواع سلول‌ها ترشح می‌شوند و با جابجایی مولکول‌های زیستی در بین سلول‌ها، نقش مهمی در عملکرد و بیماری‌های سلولی دارند. به نظر می‌رسد سلول‌های توموری با شدت بیشتری وزیکول‌های خارج سلولی به همراه microRNA‌های مرتبط با بیماری را تولید می‌کنند و «آنها را به منبعی هیجان‌انگیز برای کشف نشانگرهای سرطانی جدید تبدیل می‌کنند».

اخیراً، علاقه به فناوری CRISPR (یک ابزار قدرتمند ویرایش ژن که موضوع جایزه نوبل شیمی 2020 بود) به عنوان راهی برای توسعه روشهای جدید سنجش زیستی در تشخیص بیماری‌ها افزایش یافته است. اما آزمایش‌های قبلی CRISPR شامل واکنش‌های چند مرحله‌ای به روش دستی بود و به اندازه استاندارد طلایی RT-qPCR حساس نبود.

Zeng گفت: "ایده ما طراحی راهی برای ساده کردن کل گردش کار در یک فرایند تک مرحله ای بود." و ما یک روش سریع و حساس برای تشخیص microRNA طراحی کردیم که ساده‌تر است و خطر آلودگی متقاطع پایین‌تری دارد.»

روش "تک مرحله ای" به این معنی است که هر ماده شیمیایی که به جز نمونه مورد نیاز است در یک لوله آزمایش نگهداری میشود و برای انجام آنالیز، فقط باید نمونه microRNA اضافه شود تا واکنش شروع شود.

Zeng گفت: "در کمال تعجب متوجه شدیم که روش ما حساسیت قابل مقایسهای نسبت به تست های PCR دارد." "این روش، عملکرد تحلیلی و تشخیصی عالی دارد و همچنین به طور قابل توجهی گردش کار را تسریع میکند."

این تیم با توجه به مرگ و میر بالای بیماری سرطان پانکراس بر روی انطباق این فناوری برای این سرطان تمرکز کردند. تشخیص زودهنگام سرطان پانکراس دشوار است و اغلب، در زمان تشخیص تومور گسترش یافته است و نمیتوان آن را به طور کامل حذف کرد و بنابراین شانس درمان کم است.

Zeng گفت: "در مقایسه با انواع دیگر سرطانها، آزمایشهای تشخیصی سرطان پانکراس در 50 سال اخیر تغییر قابل توجهی نداشته است." بنابراین علاقه قابل توجهی به توسعه نشانگرهای زیستی برای تشخیص سرطان پانکراس وجود دارد.

دکتر He Yan، محقق فوق دکتری در آزمایشگاه Zeng و نویسنده اول مقاله، گفت: این روش که "EXTRA-CRISPR" نام دارد، یک روش تغییر دهنده بازی در زمینه آزمایشات microRNA است.

او گفت: "روش ما برای تشخیص سرطان (مانند سرطان پانکراس) زمانی که با بیومارکرهای microRNA قوی ترکیب شود و برای تستهای تشخیص سریع (Point-of-care) بسیار امیدوارکننده است." در آینده، این روش می‌تواند با یک دستگاه قابل حمل بسیار ساده و کم‌هزینه همراه شود تا تشخیص سرطان پانکراس را ساده‌تر اما همچنان قابل اعتماد کند.

برای اثبات این موضوع، این تیم نشان داد که این سنجش جدید تک مرحلهای را میتوان با دو روش تشخیصی که معمولاً برای تستهای تشخیص سریع استفاده میشود، تطبیق داد. یک دستگاه مبتنی بر تلفن هوشمند قابل حمل برای اولین بار با استفاده از اجزای ساده، از جمله یک روشن کننده LED آبی، یک فیلتر پلاستیکی و یک گرم کننده لیوان قهوه، به عنوان نمونه اولیه به کار برده شد. این تیم این اجزا را بر روی قسمتی از یک جسم حاصل از پرینت سه بعدی شده مونتاژ کردند. یک گوشی هوشمند روی دستگاه نصب شد تا پس از انجام واکنش، تصاویر فلورسانس ویالهای آزمایش را آنالیز کرده و مارکرهای هدف را اندازهگیری کند.

آنها علاوه بر آشکارساز فلورسانس، سنجش EXTRA-CRISPR را با یک نوار تست تجاری به منظور ساخت یک دستگاه تشخیص سریع فاقد ابزار کمکی جفت کردند. این تیم هر دو روش تشخیص سریع را برای تشخیص سرطان پانکراس آزمایش کردند و نتایج تشخیصی مطابق با نتایج به دست آمده با دستگاه PCR را به دست آوردند.

محققان یک درخواست ثبت اختراع را برای این کار به ثبت رساندهاند تا این روش سنجش CRISPR تک مرحلهای و فناوری تشخیص سریع به طور گسترده برای تحقیقات پایه و استفاده بالینی در دسترس باشد.

Link: https://medicalxpress.com/news/2023-05-crispr-based-tool-cancer-diagnosis.html