جهاز جديد للاستخلاص الفوري للحمض النووي البشري

يتيح جهاز جديد تحليل الحمض النووي للشخص وتحديد تسلسل مكوناته في دقيقتين فقط، وذلك ببساطة عن طريق أخذ عينة من اللعاب.

مهندسون من جامعة واشنطن، بالتعاون مع شركة خاصة من واشنطن أيضًا، NanoFactoryطور جهازًا قادرًا على استخراج الحمض النووي البشري من العينات السائلة بطريقة أبسط وأكثر كفاءة وصديقة للبيئة من الطرق الحالية. سيوفر الجهاز الجديد للمستشفيات ومختبرات الأبحاث طريقة أسهل لفصل الحمض النووي عن عينات السوائل البشرية، مما يساعد في تسلسل الجينوم (تحديد المكونات الدقيقة للجينات)، وفي تشخيص الأمراض واختبار الحمض النووي.

يوضح جاي هيون تشونغ، أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة واشنطن، والمسؤول عن هذه الدراسة: "إن استخراج الحمض النووي مهمة معقدة للغاية". "عندما نفكر في الأساليب الحالية، يمكن مقارنتها بجمع الشعر بمساعدة رافعة البناء." والغرض من التكنولوجيا الجديدة هو التغلب على هذه القيود. الجهاز، الذي تم إنتاجه على شكل مجموعة صغيرة على شكل صندوق، جاهز للتوزيع على المستشفيات والعيادات والمختبرات. يعد فصل الحمض النووي عن سوائل الجسم عملية مرهقة أصبحت عنق الزجاجة في أبحاث العلماء في مجالات التسلسل الجيني، وخاصة للوقاية من الأمراض وعلاجها. يصل حجم مبيعات سوق استخراج الحمض النووي وحده إلى 3 مليارات دولار سنويًا. تستخدم طرق الاستخلاص جهاز طرد مركزي لتدوير جزيئات الحمض النووي وفصلها، أو التصفية من عينة سائلة باستخدام مرشح دقيق، لكن هذه الطرق تستغرق حوالي نصف ساعة وتتطلب استخدام مواد كيميائية شديدة السمية.

وطوّر المهندسون من جامعة واشنطن أجهزة كشف مجهرية يتم غمرها في عينة سائلة - لعاب أو بلغم أو دم - أثناء تنشيط مجال كهربائي في السائل. يؤدي هذا المجال إلى تركيز الجزيئات حول سطح الكاشف الصغير. تصطدم الجسيمات الكبيرة برأس الكاشف وتنحرف بعيدًا عنه، لكن الجزيئات بحجم جزيئات الحمض النووي تلتصق بالكاشف ويتم التقاطها على سطحه. وبمساعدة هذه التقنية، يمكن فصل الحمض النووي وتنقيته خلال ثلاث دقائق. "هذه العملية البسيطة تلغي جميع الخطوات الأخرى التي تتطلبها الطرق المعتادة"، يوضح الباحث الرئيسي. يستطيع الجهاز اليدوي تنقية أربع عينات سائلة منفصلة في نفس الوقت، وفي نفس الوقت يمكن تطويع التقنية لتوفير إمكانية اختبار 96 عينة في نفس الوقت، حيث تعد هذه الكمية الأكثر شيوعًا في المختبرات التي تقوم بإجراء الاختبارات اليومية .
تم تطوير وبناء أجهزة الكشف الصغيرة، التي تسمى microtips وnanotips، في جامعة واشنطن في منشأة للتصنيع الدقيق قادرة على إنتاج ما يصل إلى مليون طرف سنويًا، وهو معدل يعد المفتاح لإثبات أن الإنتاج الضخم أمر ممكن، كما يوضح العالم. الباحثين.

وباستخدام نفس الطريقة، صمم الباحثون أيضًا جهازًا بحجم قلم الرصاص يمكن إرساله إلى المنزل مع المرضى أو تقديمه للجنود الذين يخدمون خارج حدود البلاد. وسيتمكن المرضى من أخذ عينة لعاب من تجويف الفم وتنقية الحمض النووي الموجود فيها في لحظة وإرسال النتائج إلى المستشفيات والمختبرات للحصول على نتائج دقيقة. يمكن أن تكون هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص في الجهود الحالية لتحديد التسلسل الجيني لكل شخص، وهو جهد من شأنه أن يؤدي إلى تحسين الوقاية من الأمراض وعلاجها، كما يشير الباحث الرئيسي. ولم يتم تطوير سوق هذا النوع من الأجهزة بعد، لكن المجموعة البحثية تدعي أنها ستكون جاهزة ومتاحة عندما يصل السوق إلى الطلب المطلوب. وفي الوقت نفسه، أصبح الجهاز الأكبر (الذي ليس بحجم قلم الرصاص) جاهزًا للتسويق وقد بدأ مطوروه بالفعل في التعاون مع مختلف البائعين في هذا المجال.

أخبار الدراسة