نانوذرات طلا در خدمت تشخیص زودهنگام سرطان سینه

به گزارش سایت اخبار طلا و جواهر گلدنیوز؛ پژوهشگران دانشگاه تهران موفق به طراحی و ساخت یک نانوزیست‌حسگر رنگ‌سنجی دوگانه مبتنی بر نانوذرات طلا و DNAzyme شده‌اند؛ سامانه‌ای که بدون نیاز به آنزیم، قابلیت ردیابی هم‌زمان دو بیومارکر مرتبط با سرطان سینه را در نمونه‌های بالینی دارد.

این ابزار با ایجاد سیگنال‌های رنگی قابل اندازه‌گیری، می‌تواند به‌عنوان مکملی برای روش‌های رایج غربالگری و پایش سرطان سینه مورد استفاده قرار گیرد؛ روش‌هایی که در بسیاری موارد زمان‌بر، پرهزینه و وابسته به تجهیزات پیشرفته هستند.

طلای نانومقیاس؛ حسگری که دو نشانگر سرطان را هم‌زمان می‌بیند

این طرح حاصل پژوهش مریم کرامتی، دانش‌آموخته دکترای تخصصی نانوبیوتکنولوژی دانشکده علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای دانشگاه تهران است که با راهنمایی مهدی رهایی جهرمی، عضو هیأت علمی این دانشکده، انجام شده است.

نتایج این مطالعه 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 بین‌المللی Analytica Chemica Acta منتشر شده است.

مهدی رهایی جهرمی، سرپرست این پژوهش، با اشاره به اهمیت تشخیص زودهنگام سرطان سینه گفت: سرطان سینه یکی از شایع‌ترین بدخیمی‌ها در جهان است و غربالگری در مراحل ابتدایی بیماری، به روش‌هایی سریع، حساس و مقرون‌به‌صرفه نیاز دارد.

وقتی یک حسگر، جای چند آزمایش را می‌گیرد

وی افزود: روش‌های متداول تصویربرداری و نمونه‌برداری یا بیوپسی، اغلب زمان‌بر و پرهزینه هستند و برای غربالگری مکرر و تشخیص زودهنگام،‌های اخیر مولکول‌های زیرو هستند.

به گفته رهایی جهرمی، در سال‌های اخیر مولکول‌های زیستی غیرتهاجمی از جمله microRNAها، به‌عنوان اهداف مؤثر برای تشخیص زودهنگام سرطان مورد توجه قرار گرفته‌اند. با این حال، روش‌های متعارف شناسایی این مولکول‌ها، مانند qRT-PCR، با وجود حساسیت بالا، به تجهیزات پیشرفته و فرایندهای پیچیده نیاز دارند و استفاده گسترده بالینی از آن‌ها را با چالش مواجه می‌کنند.

در این پژوهش، یک نانوزیست‌حسگر رنگ‌سنجی دوگانه و بدون استفاده از آنزیم طراحی شده است که می‌تواند به‌طور هم‌زمان دو microRNA مرتبط با سرطان سینه، شامل miR-145 با الگوی کاهشی و miR-21 با الگوی افزایشی، را شناسایی کند.

راز تشخیص در دو مسیر جداگانه؛ از DNAzyme تا نانوذرات طلا

سرپرست این طرح، نوآوری اصلی نانوزیست‌حسگر را استفاده از دو سازوکار تشخیصی مستقل در یک پلتفرم واحد دانست و گفت: برای شناسایی miR-145 از واکنش زنجیره‌ای هیبریداسیون یا HCR و فعالیت شبه‌پراکسیدازی DNAzymeهای G-quadruplex استفاده شده است.

در این بخش، اکسیداسیون سوبسترای OPD یک سیگنال رنگی قابل اندازه‌گیری در طول موج ۴۲۵ نانومتر ایجاد می‌کند.

وی ادامه داد: برای تشخیص miR-21 نیز از یک روش رنگ‌سنجی مبتنی بر تجمع نانوذرات طلا استفاده شده است. در این سازوکار، هیبریداسیون مولکول هدف، کاهش جذب در طول موج ۵۳۵ نانومتر را در پی دارد؛ تغییری که امکان شناسایی نشانگر زیستی مورد نظر را فراهم می‌کند.

نتیجه‌ای که در نمونه خون هم جواب داد

یافته‌های این مطالعه نشان می‌دهد نانوزیست‌حسگر توسعه‌یافته، از حساسیت و ویژگی بالایی برای شناسایی هر دو microRNA برخوردار است.

حد تشخیص این حسگر برای miR-145 و miR-21 در محیط بافر، به‌ترتیب ۰.۱۵ و ۰.۱۲ نانومولار اعلام شده است. همچنین این سامانه توانسته هر یک از نشانگرهای هدف را به‌صورت مجزا و هم‌زمان، با قدرت تمایز بالا شناسایی کند.

عملکرد حسگر در نمونه‌های سرم خون اسپایک‌شده نیز موفق ارزیابی شده است؛ به‌طوری که درصد تطابق نتایج بین ۹۸.۲ تا ۱۰۰ درصد گزارش شده و حد تشخیص در این نمونه‌ها تنها افزایش اندکی داشته است. حد تشخیص برای miR-145 و miR-21 در نمونه‌های سرم، به‌ترتیب ۰.۱۸ و ۰.۱۵ نانومولار ثبت شده است.

یک گام تا تشخیص سریع‌تر، ارزان‌تر و هوشمندتر

رهایی جهرمی، کاربری آسان، هزینه کمتر و توانایی تشخیص هم‌زمان دو نشانگر زیستی را از مزیت‌های این سامانه برشمرد و گفت: این نانوزیست‌حسگر می‌تواند به ابزاری کارآمد برای تشخیص زودهنگام سرطان سینه تبدیل شود.

این سامانه با ارائه داده درباره حضور هم‌زمان دو microRNA با الگوهای بیانی متضاد، ظرفیت آن را دارد که در کنار روش‌های سنتی، برای غربالگری و پایش سرطان سینه به کار گرفته شود.

بر اساس نتایج این تحقیق، با تغییر توالی پروب‌های مورد استفاده، امکان تعمیم این فناوری به شناسایی دیگر نشانگرهای زیستی از جنس اسیدهای نوکلئیک و تشخیص بیماری‌های ژنتیکی دیگر نیز وجود دارد؛ موضوعی که مسیر توسعه سامانه‌های هوشمند و بدون آنزیم برای پایش هم‌زمان چند نشانگر زیستی با تکیه بر فناوری نانو و نانوذرات طلا را باز می‌کند.