ستساعد تقنية Lab-on-a-chip الأطباء على تشخيص السرطان والأمراض المختلفة على مستوى النانو

وسيتعاون علماء شركة IBM مع كلية طب إيكان في مستشفى ماونت سيناي في إجراء تجارب على سرطان البروستاتا باستخدام المجموعة الجديدة. تم نشر المقال في مجلة Nature Nanotechnology

قام علماء شركة آي بي إم بتطوير تقنية مختبر على شريحة جديدة يمكنها، لأول مرة، فصل الجزيئات البيولوجية على مستوى النانو، وهذا من شأنه أن يسمح للأطباء بتشخيص أمراض مثل السرطان، قبل ظهور أعراضها.

وكما ورد هذا الأسبوع في مجلة Nature Nanotechnology، أظهرت نتائج عمل IBM فصل الجزيئات البيولوجية على أساس الحجم حتى قطر 20 نانومتر. على هذا المقياس من الممكن تحديد موقع الجسيمات المهمة مثل تسلسل الحمض النووي والفيروسات والجسيمات المفرزة من الخلايا إلى سوائل الجسم (الإكسوسومات). والهدف هو أن يقوم الأطباء، بمجرد فصلها، باختبارها للكشف عن علامات المرض، حتى قبل أن يعاني المرضى من أي أعراض جسدية وأثناء تحقيق العلاج أفضل النتائج. حتى الآن، كان أصغر جسيم بيولوجي يمكن فصله وفقًا لحجمه باستخدام التقنيات الموجودة على الرقاقة أكبر بحوالي 50 مرة أو أكثر - مثل، على سبيل المثال، فصل الخلايا التي تم إطلاقها من الأورام وتهاجرت في الدورة الدموية - من المكونات البيولوجية الأخرى.

تتعاون شركة IBM مع فريق من كلية الطب في مستشفى ماونت سيناي في إيكان لمواصلة تطوير تقنية المختبر على الرقاقة، وتخطط لاختبارها على سرطان البروستاتا، وهو السرطان الأكثر شيوعًا بين الرجال في الولايات المتحدة.
في عصر الطب الدقيق، تتزايد أهمية الإكسوسومات كمؤشرات حيوية تساعد في تشخيص وتشخيص الأورام الخبيثة. يتم إطلاق الإكسوزومات في سوائل الجسم مثل الدم أو اللعاب أو البول، والتي يمكن الحصول عليها بسهولة نسبيًا. إنها تمثل أداة طبية حيوية قيمة، حيث يمكن استخدامها في سياق الخزعات السائلة الأقل تدخلاً للكشف عن أصل السرطان وطبيعته.

ركز فريق IBM بأجهزته على الإكسوسومات نظرًا لأن الأجهزة الحالية تواجه صعوبة في فصل وتقطير الإكسوسومات في الخزعات السائلة.

ويتراوح حجم الإكسوسومات بين 20-140 نانومتر، وهي تحتوي على معلومات تتعلق بصحة الخلية الأصلية التي تم إفرازها منها. إن تحديد حجم الإكسوسومات، والبروتينات والأحماض النووية التي تحملها، يمكن أن يوفر معلومات حيوية فيما يتعلق بوجود وحالة الأورام السرطانية والأمراض الأخرى.

وتظهر النتائج التي حصل عليها فريق IBM أنه قادر على فصل وتحديد موقع الجسيمات التي يصل حجمها إلى 20 نانومتر من الجسيمات الأصغر حجما، وأن الإكسوسومات بحجم 100 نانومتر وما فوق يمكن فصلها عن الإكسوسومات الأصغر حجما، وأن الفصل يمكن أن يكون تم إجراؤها على الرغم من تأثيرات الانتشار، وهي السمة المميزة لحركة الجسيمات على هذا النطاق الصغير. وبالتعاون مع مستشفى ماونت سيناي، يخطط فريق IBM للتحقق من أن الجهاز الموجود بين يديه قادر على تحديد موقع الإكسوسومات ذات المؤشرات الحيوية المحددة للسرطان، في الخزعات السائلة للمرضى.

ومع القدرة على فرز الجزيئات البيولوجية على مستوى النانو، يأمل مستشفى ماونت سيناي أن توفر تقنية IBM طريقة جديدة للتنصت على الرسائل التي تنقلها الإكسوسومات في الاتصالات بين الخلايا. وبهذه الطريقة، سيكون من الممكن الإجابة على أسئلة مهمة تتعلق بالأساس البيولوجي للأمراض المختلفة، وكذلك تمهيد الطريق نحو أدوات تشخيصية غير جراحية، والتي ستكون في النهاية متاحة لجميع المرضى. ومراقبة هذه "المحادثات" بين الخلايا بشكل منتظم يمكن أن تسمح للخبراء الطبيين بمراقبة الحالة الصحية للمريض أو تطور المرض الذي يعاني منه.