پژوهشگران دانشگاه تهران نانوزیست‌حسگر جدیدی برای تشخیص زودهنگام سرطان سینه ساختند
پژوهشگران دانشگاه تهران موفق به طراحی و ساخت یک نانوزیست‌حسگر رنگ‌سنجی دوگانه برای شناسایی همزمان دو نشانگر زیستی مرتبط با سرطان سینه شدند. این فناوری با استفاده از نانوذرات طلا و DNAzyme می‌تواند بدون نیاز به آنزیم، microRNAهای مرتبط با سرطان سینه را با ایجاد سیگنال رنگی شناسایی کند.
این نانوزیست‌حسگر با هدف فراهم کردن روشی سریع، حساس، کم‌هزینه و ساده برای تشخیص زودهنگام سرطان سینه طراحی شده است.
این پژوهش حاصل کار دکتر مریم کرامتی، دانش‌آموخته دکترای تخصصی نانوبیوتکنولوژی دانشکده علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای دانشگاه تهران، با راهنمایی دکتر مهدی رهایی جهرمی است.
نتایج این پژوهش 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 Chimica Acta منتشر شده است.
به گفته رهایی جهرمی، سرطان سینه یکی از شایع‌ترین بدخیمی‌ها در جهان است و توسعه روش‌های تشخیصی سریع، حساس و مقرون‌به‌صرفه می‌تواند در تشخیص زودهنگام و غربالگری سرطان سینه اهمیت داشته باشد.
روش‌هایی مانند تصویربرداری و بیوپسی، با وجود کاربرد گسترده، می‌توانند زمان‌بر و پرهزینه باشند و برای غربالگری مکرر با محدودیت‌هایی مواجه شوند.
یکی از ویژگی‌های اصلی این فناوری، امکان شناسایی همزمان دو microRNA مرتبط با سرطان سینه است.
این نانوزیست‌حسگر دو نشانگر زیر را بررسی می‌کند:
miR-145 که در سرطان سینه الگوی کاهشی دارد.
miR-21 که در سرطان سینه الگوی افزایشی دارد.
استفاده همزمان از این دو نشانگر با الگوهای بیانی متفاوت می‌تواند اطلاعات بیشتری درباره وضعیت نمونه در اختیار سامانه تشخیصی قرار دهد.
در این سامانه از دو مکانیسم تشخیصی مستقل در یک پلتفرم استفاده شده است.
برای شناسایی miR-145، از واکنش زنجیره‌ای هیبریداسیون (HCR) و فعالیت شبه‌پراکسیدازی DNAzymeهای G-quadruplex استفاده شده است. این فرآیند با اکسیداسیون سوبسترای OPD، سیگنال رنگی قابل اندازه‌گیری در طول موج ۴۲۵ نانومتر ایجاد می‌کند.
برای شناسایی miR-21 نیز از روش رنگ‌سنجی مبتنی بر تجمع نانوذرات طلا (AuNPs) استفاده شده است. در نتیجه هیبریداسیون مولکول هدف، کاهش جذب در طول موج ۵۳۵ نانومتر مشاهده می‌شود.
به این ترتیب، تغییرات رنگی ایجادشده می‌تواند اطلاعات مربوط به حضور نشانگرهای زیستی موردنظر را در اختیار پژوهشگران قرار دهد.
حساسیت بالای نانوزیست‌حسگر در شناسایی microRNA
بر اساس یافته‌های این پژوهش، نانوزیست‌حسگر توسعه‌یافته از حساسیت و ویژگی بالایی برای شناسایی هر دو microRNA برخوردار بوده است.
کمترین حد تشخیص (LOD) حسگر در محیط بافر برای:
miR-145: برابر با ۰.۱۵ نانومولار
miR-21: برابر با ۰.۱۲ نانومولار
گزارش شده است.
این سامانه توانسته هر یک از نشانگرهای موردنظر را به صورت جداگانه و همچنین به صورت همزمان شناسایی کند.
عملکرد این نانوزیست‌حسگر در نمونه‌های سرم خون اسپایک‌شده نیز مورد بررسی قرار گرفته است.
نتایج نشان داد درصد تطابق تشخیص بین ۹۸.۲ تا ۱۰۰ درصد بوده است. حد تشخیص نیز در نمونه‌های سرم خون با افزایش جزئی همراه شد و برای miR-145 و miR-21 به ترتیب ۰.۱۸ و ۰.۱۵ نانومولار به دست آمد.
به گفته پژوهشگران، این نتایج نشان‌دهنده ظرفیت این فناوری برای استفاده در شرایط نزدیک‌تر به محیط واقعی بالینی است.
رهایی جهرمی، کاربری آسان، هزینه پایین و کارآمدی را از ویژگی‌های این نانوزیست‌حسگر عنوان کرده است.
این سامانه می‌تواند به عنوان مکملی در کنار روش‌های سنتی غربالگری و پایش سرطان سینه مورد استفاده قرار گیرد. همچنین با تغییر توالی پروب‌های مورد استفاده، امکان تعمیم این فناوری به سایر نشانگرهای زیستی از جنس اسیدهای نوکلئیک وجود دارد.
از این رو، فناوری توسعه‌یافته در دانشگاه تهران می‌تواند در آینده برای شناسایی برخی دیگر از بیماری‌های ژنتیکی و نشانگرهای زیستی نیز مورد بررسی قرار گیرد.
ویژگی‌های نانوزیست‌حسگر جدید دانشگاه تهران
تشخیص همزمان دو microRNA مرتبط با سرطان سینه
استفاده از نانوذرات طلا
استفاده از DNAzyme
عدم نیاز به آنزیم
ایجاد سیگنال رنگی قابل اندازه‌گیری
حساسیت بالا
هزینه پایین
کاربری آسان
قابلیت بررسی نمونه‌های سرم خون
امکان توسعه برای شناسایی سایر نشانگرهای زیستی
در مجموع، پژوهشگران دانشگاه تهران با توسعه این نانوزیست‌حسگر رنگ‌سنجی دوگانه، رویکردی برای شناسایی همزمان چند نشانگر زیستی ارائه کرده‌اند که می‌تواند در مسیر توسعه روش‌های ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر برای تشخیص زودهنگام سرطان سینه مورد مطالعه و استفاده قرار گیرد.
