يمكن لأجهزة الاستشعار الكمومية الثورية أن تمكن من تشخيص السرطان وعلاجه في وقت مبكر

يمكن لأجهزة الاستشعار الكمومية الثورية أن تمكن من تشخيص السرطان وعلاجه في وقت مبكر

حصل مشروع ثوري للاستشعار الكمي يمكنه إحداث تحول في علاج السرطان من خلال تتبع كيفية تفاعل الخلايا المناعية مع الأورام، على زمالة قادة المستقبل المرموقة بقيمة 2 مليون جنيه إسترليني.

تركز المنحة، التي تمولها مؤسسة البحث والابتكار في المملكة المتحدة، ومدتها أربع سنوات، على مشكلة حرجة: غالبًا ما تفشل الخلايا المناعية عندما تواجه أنسجة سرطانية، لأن بيئة الورم تعطل عملية التمثيل الغذائي الخاصة بها. يمكن لهذا المشروع الرائد أن يمكّن من تطوير علاجات السرطان المحسنة والمصممة خصيصًا للمريض وتوفير أدوات للتشخيص المبكر وتقييم أدوية السرطان.

ستستخدم الدكتورة ألدونا مزيك أجهزة استشعار كمومية، وهي أجهزة تستخدم خصائص فيزياء الكم لاكتشاف التغيرات الصغيرة، لفهم سبب نجاح العلاجات المناعية الحالية للسرطان مع بعض المرضى دون غيرهم.

يمكن لأجهزة الاستشعار الكمومية اكتشاف التغيرات الجزيئية في الخلايا الحية بدقة غير عادية، وقياس التغيرات على مقاييس طولية أصغر بآلاف المرات من عرض شعرة الإنسان. سيستخدم مشروع الدكتور مزيك أجهزة استشعار صغيرة بحجم إلكترون واحد لدراسة الإشارات المغناطيسية الصادرة عن الجذور الحرة. تلعب هذه الجزيئات شديدة التفاعل دورًا حاسمًا في استقلاب الخلايا وتطور الأمراض.

يتناول البحث تحديًا كبيرًا في علاج السرطان. في حين أن الخلايا المناعية المصنوعة في المختبر والتي تسمى خلايا CAR-T نجحت في علاج سرطانات الدم مثل سرطان الدم وسرطان الغدد الليمفاوية، إلا أنها تعمل أقل من نصف الوقت على الأورام الصلبة مثل سرطان الثدي أو الرئة أو القولون. يحدث هذا الفشل لأن الأنسجة السرطانية تستهلك الموارد المتاحة وتنتج مستقلبات تسبب خللًا في الخلايا المناعية.

تعمل الدكتورة ألدونا مزيك حاليًا باحثة في جامعة DTU في كوبنهاجن وستنضم إلى معهد الضوئيات وعلوم الكم بجامعة هيريوت وات. وقالت: "في كل دقيقة، يموت سبعة عشر شخصًا في العالم بسبب السرطان. نحن نعلم أن فشل الخلايا المناعية يرجع إلى التغيرات في عملية التمثيل الغذائي عندما تتفاعل مع الخلايا السرطانية. لتحسين أداء الخلايا المناعية، نحتاج إلى فهم كيفية التحكم في هذه التغييرات الأيضية من خلال مراقبة إنتاج الجذور الحرة في الخلايا والتجسس بشكل أساسي على سلوكها. وهذا يتطلب طرق كشف سريعة ودقيقة بشكل لا يصدق، والتي يمكن أن توفرها أجهزة الاستشعار الكمومية لأول مرة."

سيجمع المشروع متعدد التخصصات بين الاستشعار الكمي والتحليل الطيفي البصري والموائع الدقيقة لإنشاء منصة متكاملة يمكنها تتبع التمثيل الغذائي الخلوي في آلاف الخلايا في غضون ثوانٍ. يتماشى المشروع مع البرنامج الوطني لتكنولوجيا الكم في المملكة المتحدة ويهدف إلى تزويد هيئة الخدمات الصحية الوطنية بأجهزة استشعار كمومية حساسة للغاية.

قال البروفيسور كريستيان بوناتو، الباحث الرئيسي في منشأة الاستشعار الكمي النانوية في هيريوت وات: "إن الاستشعار الكمي يغير التشخيص الطبي لأن حساسيته وصولاً إلى مستوى الجزيئات الفردية تسمح لنا باكتشاف المرض مبكرًا، مما يؤدي غالبًا إلى نتائج علاجية أفضل. في هيريوت وات، نقوم بتطوير أجهزة استشعار كمية تحقق دقة غير مسبوقة، بدءًا من تصوير المجالات المغناطيسية في المواد النانوية إلى اكتشاف كميات صغيرة من الجزيئات ذات الصلة بالأبحاث الطبية الحيوية."

المنحة الدراسية من د.

كريستيان بوناتو، الباحث الرئيسي، جامعة هيريوت وات

يشارك معهد الضوئيات وعلوم الكم في جامعة هيريوت وات في أربعة من مراكز أبحاث الكم الخمسة التي أعلن عنها العام الماضي مجلس أبحاث العلوم الهندسية والفيزيائية (EPSRC). تقود هيريوت وات مركز الشبكات الكمية المتكاملة وتشارك في أبحاث الكم مع التركيز على الاستشعار والتصوير وقياس الوقت والتطبيقات الطبية الحيوية.

مصادر: