يقوم الكيميائيون في مونتريال بتطوير مستشعر سريع يعتمد على الحمض النووي لمراقبة الأدوية.

يقوم الكيميائيون في مونتريال بتطوير مستشعر سريع يعتمد على الحمض النووي لمراقبة الأدوية.

قام الكيميائيون في جامعة مونتريال بتطوير "شلالات إشارة" من جزيئات الحمض النووي للإبلاغ عن تركيز الجزيئات المختلفة في قطرة دم وقياسها، كل ذلك في غضون 5 دقائق. وتم نشر نتائجهم، التي تم التحقق من صحتها من خلال التجارب على الفئران، اليوم في مجلةمجلة الجمعية الكيميائية الأمريكيةتم نشره ويمكن أن يساعد في تطوير أجهزة يمكن ارتداؤها لمراقبة وتحسين علاج الأمراض المختلفة.

تم تحقيق هذا الاختراق من قبل مجموعة بحثية بقيادة أستاذ الكيمياء بجامعة UdeM Alexis Vallée-Bélisle. وقال: "إن أحد العوامل الحاسمة في نجاح العلاجات المختلفة هو توفير جرعة الدواء العلاجية والحفاظ عليها طوال فترة العلاج". "إن التعرض العلاجي دون المستوى الأمثل يقلل من الفعالية ويؤدي عادة إلى مقاومة الأدوية، في حين أن التعرض المفرط يزيد من الآثار الجانبية."

ومع ذلك، فإن الحفاظ على التركيز الصحيح للأدوية في الدم يظل تحديًا كبيرًا في الطب الحديث. نظرًا لأن كل مريض لديه خصائص حركية دوائية مختلفة، فإن تركيز الأدوية في دمه يختلف بشكل كبير. فمع العلاج الكيميائي، على سبيل المثال، لا يتلقى العديد من مرضى السرطان الجرعة المثالية من الدواء، وحاليًا هناك عدد قليل من الاختبارات التي تتمتع بالسرعة الكافية لاكتشاف هذه المشكلة.

"يمكن للاختبارات سهلة الأداء أن تنشر مراقبة الأدوية العلاجية على نطاق واسع وتتيح علاجات شخصيةقال فنسنت دي جوير، عالم الكيمياء الحيوية السريرية في مستشفى ميزونوف-روزمونت التابع لـ UdeM ورئيس مجموعة عمل الأخطاء المعملية وسلامة المرضى التابعة للاتحاد الدولي للكيمياء السريرية والطب المخبري.

"إن الحل المتصل، الذي يشبه جهاز قياس نسبة السكر في الدم من حيث سهولة الحمل والقدرة على تحمل التكاليف والدقة، والذي يقيس تركيزات الدواء في الوقت المناسب وينقل النتائج مباشرة إلى فريق الرعاية الصحية، سيضمن حصول المرضى على الجرعة المثالية التي تزيد من فرص تعافيهم."قال دي جوير في مراجعة مستقلة للدراسة.

كيف حدث ذلك

حاصلة على كرسي أبحاث كندي في الهندسة الحيوية وتكنولوجيا النانو الحيوية، وقد قضت فالي-بيليسل سنوات عديدة في البحث عن كيفية مراقبة الأنظمة البيولوجية لتركيز الجزيئات في بيئتها في الوقت الفعلي.

جاء اختراق هذه التكنولوجيا الجديدة من مراقبة كيفية اكتشاف الخلايا وقياس تركيز الجزيئات في بيئتها.

"لقد طورت الخلايا "شلالات إشارات" نانوية تتكون من جزيئات حيوية مبرمجة للتفاعل لتنشيط أنشطة خلوية محددة في وجود كميات محددة من المحفزات الخارجية أو الجزيئاتقال المؤلف الأول للدراسة، جويتشي تشو، باحث ما بعد الدكتوراه في UdeM.

"مستوحاة من نمطية أنظمة الإشارات الطبيعية والسهولة التي يمكن أن تتطور بها للكشف عن أهداف جزيئية جديدة، قمنا بتطوير مجموعات إشارات مماثلة قائمة على الحمض النووي يمكنها اكتشاف وقياس جزيئات معينة عن طريق توليد إشارة كهروكيميائية قابلة للقياس بسهولة" قالت.

مبدأ هذه المستشعرات بسيط: الهدف الجزيئي أو الدواء المراد مراقبته (كما هو موضح باللون الأخضر في الشكل أعلاه) يمكن أن يتفاعل مع جزيء DNA محدد يسمى الأبتمر (الجزيء الأصفر). عند الارتباط بالهدف الجزيئي، لم يعد هذا الحمض النووي "الأبتامر" قادرًا على تثبيط حمض نووي آخر نشط كهربائيًا (الحمض النووي الأحمر)، والذي يمكنه بعد ذلك الوصول إلى سطح القطب الكهربائي وتوليد تيار كهروكيميائي يمكن اكتشافه بسهولة باستخدام قارئ منخفض التكلفة.

"الميزة الرئيسية لهذه الاختبارات الكهروكيميائية المعتمدة على الحمض النووي هي أن مبدأها يمكن أيضًا تعميمه على العديد من الأهداف المختلفة، مما يسمح لنا بتطوير أجهزة غير مكلفة يمكنها اكتشاف العديد من الجزيئات المختلفة في خمس دقائق في عيادة الطبيب أو حتى في المنزل.قال فالي-بيليل، الذي أثبت فريقه صحة آليتهم الجديدة من خلال الكشف عن أربعة جزيئات مختلفة خلال هذا الوقت.

اختبارات على الفئران

لتوضيح كيف يمكن تكييف آلية الإشارة الجديدة هذه في اختبار منزلي سهل الاستخدام يسمح للمرضى بمراقبة علاجهم الكيميائي وتحسينه، أظهر المؤلفون أيضًا مراقبة في الوقت الفعلي لعقار مضاد للملاريا في الفئران الحية. تتطلب الاختبارات القياسية الحالية المستخدمة عادةً إجراءات تستغرق ساعات طويلة وأدوات باهظة الثمن.

تنتج آلية الإشارة الجديدة هذه تغيرات كافية في التيار الكهربائي يمكن قياسها باستخدام إلكترونيات رخيصة الثمن، على غرار التكنولوجيا المستخدمة في أجهزة قياس نسبة الجلوكوز في الدم التي يستخدمها مرضى السكر لفحص نسبة السكر في الدم.

"سمح لنا هذا الاختبار المعتمد على الحمض النووي بتطوير أجهزة استشعار لجزيئات الدم المتعددة، على الرغم من أن تركيزها كان في بعض الأحيان أقل تركيزًا بمقدار 100000 مرة من تركيز الجلوكوزقال بال رام أديكاري، وهو باحث آخر في مرحلة ما بعد الدكتوراه في UdeM والذي شارك في الدراسة.

تم ترخيص براءة اختراع لهذا الاختراع من قبل شركة Anasens ومقرها مونتريال لتسريع عملية تسويقها.

مصادر: