كشف باحثون من جامعة نوتردام الأمريكية عن جهاز تشخيصي قد يُحدث ثورة في الكشف المبكر عن الأورام الدبقية، وهو نوع من السرطان الدماغي شديد العدوانية وغير القابل للعلاج.
وبحسب تقرير نشره موقع Eurek Alert، يمكن لهذه التكنولوجيا الجديدة تشخيص الأورام الدبقية في أقل من ساعة، وهو تحسن كبير مقارنة بالطرق الحالية، بالنظر إلى أن متوسط فترة البقاء على قيد الحياة لمرضى الأورام الدبقية بعد التشخيص هو عادة من 12 إلى 18 شهرًا.
أساس هذه الطريقة التشخيصية المبتكرة هو شريحة حيوية تستخدم تكنولوجيا كهربائية كينيتية متقدمة للكشف عن المؤشرات الحيوية المرتبطة بالأورام الدبقية. وبشكل خاص، يحدد الجهاز مستقبلات عامل النمو البشرة النشطة (EGFRs)، التي يُعَبَّر عنها بشكل مبالغ فيه في الأورام الدبقية، وتوجد في الحويصلات خارج الخلوية.
تعتبر هذه الحويصلات، التي تطلقها الخلايا، أكبر بكثير من الجزيئات، وتحمل شحنة ضعيفة، والتي يُسْتَفَاد منها في التكنولوجيا الجديدة.
وأوضح هسوي-تشيا تشانغ، أستاذ الكيمياء والهندسة البيومولكولية في نوتردام وكاتب رئيس للدراسة، قائلًا "شريحتنا الحيوية مصممة خصيصًا لهذه الحويصلات خارج الخلوية، مستفيدة من حجمها وشحنتها الفريدة. يتيح لنا هذا التصميم استهداف وتحديد المؤشرات الحيوية التي تدل على الأورام الدبقية بشكل فعال “.
وتضمن تطوير الشريحة الحيوية التغلب على تحديين رئيسيين: التمييز بين مستقبلات عامل النمو البشرة النشطة وغير النشطة، وإنشاء جهاز استشعار حساس بما يكفي للكشف عن هذه المؤشرات الحيوية في عينات الدم.
وتم معالجة هذه القضايا من خلال تصميم مستشعر كهربائي كينتيكي يبلغ حجمه تقريبًا حجم كرة قلم الحبر. يستخدم المستشعر الأجسام المضادة لتكوين روابط متعددة مع الحويصلات خارج الخلوية الفردية؛ ما يعزز الحساسية والانتقائية.
ويتم استخدم جزيئات السيليكا الاصطناعية ذات الشحنات السلبية العالية للإبلاغ عن وجود مستقبلات عامل النمو البشرة النشطة. تتيح هذه الطريقة للكشف عن التغيرات في الجهد الكهربائي عند وجود المستقبلات؛ ما يقلل من التداخل الذي يُلاحظ عادةً مع تقنيات الاستشعار الأخرى التي تعتمد على التفاعلات الكيميائية الكهربائية أو الفلورية.
قال ساتياجيوتي سيناباتي، أستاذ باحث مشارك في الكيمياء والهندسة البيومولكولية في نوتردام والمؤلف المشارك للدراسة: "يوفر مستشعرنا الكهربائي الكينتيكي قدرات لا توفرها طرق التشخيص الأخرى. تصميم المستشعر يتيح لنا معالجة عينات الدم مباشرة دون الحاجة إلى تحضير مسبق مكثف؛ ما يعزز حساسيته، ويقلل من الضوضاء مقارنة بالتقنيات الحالية. “
أقل من ساعة بدولارين
يتضمن الجهاز التشخيصي ثلاثة مكونات رئيسة: واجهة أتمتة، نموذج أولي لجهاز محمول لإدارة الاختبارات، والشريحة الحيوية، بينما يتطلب كل اختبار 100 ميكرولتر من الدم، ويستغرق مدة أقل من ساعة. كما أن تكلفة تصنيع كل شريحة حيوية تقل عن دولارين، فيما يمكن إعادة استخدام واجهة الأتمتة والنموذج الأولي؛ ما يقلل من التكاليف العامة.
وعلى الرغم من أن التقنية طُوِّرَت في البداية للأورام الدبقية، فإنها تحمل وعودًا بتطبيقات أوسع، إذ يستكشف الباحثون إمكانيات استخدامها لتشخيص أنواع أخرى من السرطان، مثل سرطان البنكرياس، وأمراض أخرى مثل الأمراض القلبية الوعائية، والخرف، والصرع.
قال تشانغ "نهجنا متعدد الاستخدامات، ويمكن أن يكون له تأثير كبير على الكشف المبكر عن مجموعة من الأمراض. اخترنا الأورام الدبقية كنقطة انطلاق؛ بسبب شدتها ونقص خيارات الكشف المبكر الفعالة الحالية؛ فقد تؤدي تحسينات الكشف المبكر إلى زيادة معدلات البقاء على قيد الحياة."
