تشخیص زودهنگام سرطان سینه با طراحی یک نانوزیست حسگر جدید در دانشگاه تهران

به گزارش  خبرگزاری صدا و سیما ؛ دانشگاه تهران اعلام کرد: این ابزار با حساسیت بالا و بدون نیاز به آنزیم، دو بیومارکر کلیدی سرطان سینه را به طور هم زمان در نمونه های بالینی ردیابی کرده و با ایجاد سیگنال رنگی، تشخیص سریع و کم هزینه را ممکن می کند.

این طرح حاصل پژوهش دکتر مریم کرامتی، دانش آموخته دکترای تخصصی نانوبیوتکنولوژی دانشکده علوم و فناوری های میان رشته ای دانشگاه تهران است که با راهنمایی دکتر مهدی رهایی جهرمی، عضو هیأت علمی دانشکدگان علوم و فناوری های میان رشته ای دانشکده تهران انجام شده و نتایج آن در مقاله ای 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 معتبر بین المللی Analytica Chemica Acta به چاپ رسیده است.

دکتر رهایی جهرمی سرپرست این پژوهش درباره اهمیت انجام این پژوهش گفت: «سرطان سینه به عنوان یکی از شایع ترین بدخیمی ها در جهان، نیازمند روش های تشخیصی سریع، حساس و مقرون به صرفه برای غربالگری در مراحل اولیه است. روش های متداول تصویربرداری و بیوپسی، زمان بر و پرهزینه بوده و برای غربالگری مکرر و یا تشخیص زودهنگام با محدودیت هایی همراه هستند.

وی افزود: «در سال های اخیر، نشانگر های زیستی غیرتهاجمی مانند microRNA ها به عنوان مولکول های هدف مؤثر برای تشخیص زودهنگام سرطان مطرح شده اند. با این حال، روش های رایج برای تشخیص این مولکول های زیستی از جمله qRT-PCR با وجود حساسیت بالا، به دلیل پیچیدگی و نیاز به تجهیزات پیشرفته، برای کاربرد های بالینی گسترده با چالش مواجه هستند.»

دکتر رهایی جهرمی گفت: «در این طرح، یک نانوزیست حسگر رنگ سنجی دوگانه و بدون استفاده از آنزیم، برای تشخیص زودهنگام سرطان سینه طراحی و ساخته شد. این نانو زیست حسگر قادر است به طور هم زمان دو miRNA مرتبط با سرطان سینه، یعنی miR-145 (کاهشی) و miR-21 (افزایشی) را شناسایی کند.»

وی نوآوری این نانوزیست حسگر را استفاده از دو مکانیسم تشخیصی مستقل در یک پلتفرم واحد عنوان کرد و گفت: «برای تشخیص miR-145 از واکنش زنجیره ای هیبریداسیون (HCR) و فعالیت شبه پراکسیدازی DNAzyme های G-quadruplex استفاده شده که با اکسیداسیون سوبسترای OPD، یک سیگنال رنگی قابل اندازه گیری در طول موج 425 نانومتر ایجاد می کند. هم چنین، برای تشخیص miR-21، از سنجش رنگ سنجی مبتنی بر تجمع نانوذرات طلا (AuNPs) استفاده شده که در نتیجه هیبریداسیون مولکول هدف، کاهش جذب در طول موج 535 نانومتر را به دنبال دارد.»

عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی علوم زیستی دانشکدگان علوم و فناوری های میان رشته ای در ادامه به برخی از یافته این پژوهش اشاره کرد و گفت: «یافته های این مطالعه نشان داد که نانوزیست حسگر توسعه یافته، از حساسیت و ویژگی بالایی در شناسایی هر دو microRNA برخوردار است. کمترین حد تشخیص (LOD) این حسگر برای miR-145 و miR-21 در محیط بافر، به ترتیب 0.15 و 0.12 نانومولار تعیین شد. این نانوزیست حسگر توانست هر یک از miRNA های هدف را به طور مجزا و نیز به طور همزمان با تمایز بالایی شناسایی کند. عملکرد موفق نانوزیست حسگر در نمونه های سرم خون اسپایک شده، با درصد تطابق از 98.2% -100% و افزایش جزئی در LOD (به ترتیب 0.18 و 0.15 نانومولار بترتیب برای miR‑145 و miR‑21)، نشان دهنده پتانسیل بالای آن برای کاربرد در شرایط واقعی بالینی است.»

دکتر رهایی جهرمی، کارآمدی، کم هزینه بودن و کاربری آسان را از ویژگی این ابزار برشمرد و گفت: «این نانوزیست حسگر رنگ سنجی دوگانه، می تواند ابزاری کارآمد، کم هزینه و با کاربری آسان برای تشخیص زودهنگام سرطان سینه باشد. این سامانه با ارائه داده ها درباره حضور همزمان دو miRNA با الگوی بیانی متضاد، می تواند به عنوان مکملی برای روش های سنتی در غربالگری و پایش بیماری سرطان سینه مورد استفاده قرار گیرد و با تغییر توالی پروب ها مورد استفاده، قابلیت تعمیم به سایر نشانگر های زیستی (از جنس نوکلئیک اسید) و در نتیجه تشخیص سایر بیمار های ژنتیکی را نیز داراست. این پژوهش مسیر جدیدی را برای توسعه سامانه های هوشمند پایش همزمان چند نشانگر زیستی با بهره گیری از فناوری نانو و مکانیسم های تشخیص بدون آنزیم هموار کرده است.»