وسيتيح الجهاز، الذي طوره باحثون من شركتي التخنيون وIBM، نتائج دقيقة خلال دقائق معدودة، بناء على عينة صغيرة مثل قطرة دم.
قام باحثون في التخنيون ومركز أبحاث IBM في زيوريخ بتطوير جهاز مبتكر يتيح تشخيص البروتينات بحساسية أعلى بأكثر من 1,000 مرة من الطرق الحالية. وهذا ما ذكرته المجلة الكيمياء التحليلية، الذي اختار هذه الدراسة لقصة الغلاف.
أجرى المؤلف الرئيسي للمقالة، فيديريكو باراتوري، البحث كجزء من أطروحة الدكتوراه تحت إشراف البروفيسور المشارك موران بيركوفيتش من كلية الهندسة الميكانيكية في التخنيون والدكتور جوفيند كايجالا من مركز أبحاث IBM في زيورخ.
الجهاز الجديد مصمم لرصد البروتينات التي تعتبر علامات بيولوجية (biomarkers)، أي الجزيئات البيولوجية التي تنبه لتشكل مرض ما في الجسم. أصبحت مراقبة البروتين الآن أداة أساسية في التشخيص الطبي - بدءًا من تشخيص الملاريا، مرورًا بالكشف عن أحداث القلب، وحتى تشخيص الأورام السرطانية ومراقبتها.
التحدي الكبير في هذا المجال هو مراقبة العلامات البيولوجية ذات الصلة في المرحلة المبكرة من المرض، عندما لا تكون هذه العلامات كثيرة. وذلك لأن التشخيص المبكر يزيد بشكل كبير من فرص الشفاء وفي حالة الأمراض الخطيرة يحسن أيضًا من فرص البقاء على قيد الحياة.
وتكمن عظمة التكنولوجيا الجديدة في حساسيتها العالية، التي تمكن من تحديد العلامات البيولوجية في مرحلة مبكرة من المرض، عندما يكون تواترها في العينة لا يزال منخفضا للغاية. تعتمد هذه التقنية على أجهزة بسيطة نسبيًا - شريحة ميكروفلويديك تحتوي على قنوات تدفق بسمك الشعرة. إنه يبشر بنوع جديد من أجهزة التشخيص البسيطة والصغيرة والرخيصة نسبيًا والتي ستحل محل المعدات المتطورة والمكلفة المستخدمة لهذا الغرض اليوم. وستجعل هذه الأجهزة من الممكن إجراء تشخيص مبكر بناءً على عينات صغيرة للغاية، مثل قطرة الدم.
وفقا للبروفيسور ميشنا بيركوفيتش، رئيس المعمل بالنسبة لتقنيات التدفق الدقيق في التخنيون، "نستخدم طريقة قديمة لزيادة التركيزات تسمى الرحلان المتساوي (ITP)، ولكن بطريقة مختلفة عن المعتاد. باستخدام مزيج من المجالات الكهربائية والكيمياء الفريدة، نقوم بتركيز البروتينات من العينة في حجم صغير، وإنتاج تفاعل بينها وبين الأجسام المضادة الموجودة على سطح القنوات الدقيقة. يتم تعزيز الاستجابة بسبب التركيز المحلي العالي، ويمكن قياسها باستخدام كاشف قياسي."
"في الواقع نحن نخدع الكاشف،" يضيف دكتوراه بريتورا. "نعرضها لتركيز أكبر 10,000 مرة من التركيز في العينة الأصلية وبالتالي زيادة حساسيتها."
إنه يوضح بساطة الاختبار: يتم إدخال بضع قطرات من العينة في شريحة ميكروفلويديك ثم يتم تطبيق المجال الكهربائي. يتم ضغط البروتينات إلى حجم أدنى يبلغ حوالي 50 بيكوليتر - حوالي واحد على المليون من حجم التمزق - ويتم الحصول على النتائج في بضع دقائق.
شاهد: فيديو رسوم متحركة للعملية
بريتورا، التي حصلت على درجتي البكالوريوس والماجستير في جامعة سبينزا في روما، تدفع تكاليف الحصول على درجة الطبيب كجزء من القوارير الافتراضية - وهو مشروع يموله الاتحاد الأوروبي. ويوقع المقال معه المشرفان وطلبتا الدكتوراه طال زيدمان كالمان وتالي روزنفيلد من مختبر البروفيسور ميشنا بيركوفيتش.
ويضيف الدكتور جوفيند جايكلا، العالم في مركز أبحاث IBM في زيورخ، أن "أناقة هذا النهج تكمن في بساطته، وبالطبع في الزيادة الكبيرة في حساسية الجهاز. يمكن تطبيق هذه الطريقة في العديد من أنظمة التشخيص ونقدر أنها ستقلل من القيود الحالية في التشخيص الطبي وسيتم استخدامها في اختبار العينات البيولوجية من الدم واللعاب والبول والمزيد.
حصلت الشركة الناشئة Tislia مؤخرًا على حقوق استخدام هذه التكنولوجيا، وهي تستخدمها لتطوير قدرات التشخيص الطبي المتقدمة.
للمزيد حول هذا الموضوع على موقع العلوم:
