به گزارش ایسنا، یکی از حوزه‌های استفاده از حسگرهای زیستی در سرطان تشخیص قابلیت‌های تهاجم سلول‌های سرطانی متاستاتیک و مکانیزم علمکرد آنها است. فرآیند اندازه گیری و مکانیزم جمع آوری داده‌ها و تجزیه و تحلیل آنها یکی از گلوگاه‌های استفاده از این حسگرها است که محققان کشور در طرح تحقیقاتی خود اثر متاستاز سلول‌های سرطانی سینه به سلول‌های رگی نشانده شده بر پایه آنالیز امپدانسی را به وسیله حسگر زیستی مورد بررسی قرار دادند.
نتایج این تحقیقات نشان داد که هر چه سلول سرطانی متاستاتیک‌تر باشد، میزان تغییرات بیشتری در امپدانس حسگر مشاهده خواهد شد. این روش را می‌توان به عنوان روشی آسان ودر دسترس برای بررسی میزان متاستاتیک بودن سلول‌های سرطانی به کار برد.
میزان متاستاتیک بودن سلول‌های سرطانی را می‌توان با توانایی تهاجم یک سلول سرطانی به بافت‌های اطرافش درجه بندی کرد که از رگ‌های خونی آغاز می‌شود. آن دسته از سلول‌های سرطانی که از سلول‌های رگی عبور کرده‌اند که به CTC شناخته می‌شوند، می‌توانند به بافت‌های متصل دیگر حمله کنند و منجر به درجه‌های بالاتر متاستاز شوند. به دلیل اثرات بیان پروتئین‌ها، میزان قدرت تهاجم سلول‌های سرطانی به بافت‌های رگی را می‌توان نشانه‌ای از قدرت متاستازسلول‌های توموری دانست.
بررسی بیان پروتئین‌های مربوط به متاستاز به خصوص وقتی تعداد سلول‌های سرطانی کم باشد، نیاز به فرآیندهای پیچیده بیوشیمی به همراه بایومارکرهای گران قیمت و اپراتورهای زبده دارد و این در حالی است که در این تحقیقات، اجزای مختلف برهمکنش سلول سرطانی با بافت اندوتلیال در خارج از بدن با درگیر قرار دادن یک لایه سلول رگی ( HUVECs) با سلول‌های توموری شبیه‌سازی شده است.
تصاویر گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی و میکروسکوپ، نشان می‌دهد که رفتارهای درونی بدنی تا حد خوبی مشابه رفتارهای بیرونی بدن است. با این حال ساخت سیستم تشخیص مجتمع برای بررسی درجه متاستاز تومور نامعلوم به سدهای اندوتلیال هنوز هم به عنوان مساله‌ای اساسی و پیچیده مطرح است.
برای رفع این چالش، محققان این طرح روش‌هایی بر پایه افزارهای میکروفلوئیدیک معرفی‌کردند که دارای محدودیت‌ها و مشکلات زیادی هستند، از جمله آنکه اغلب این افزاره‌ها نیاز به تعداد زیادی سلول‌های سرطانی برای برهمکنش با سلول‌های رگی دارند که متفاوت با آن چیزی است که در بدن رخ می‌دهد.
بر این اساس در این طرح روشی بر پایه اندازه گیری امپدانس معرفی شد. در این روش بررسی تهاجم سلول‌های سرطانی به سلول‌های رگی با استفاده از حسگر بسیار ارزان و با روش ساخت ساده و بر پایه سطوح زبر شده در مقیاس نانویی انجام شد.
در این افزاره، سلول‌های رگی بر روی سطح زبر شده در مقیاس نانویی که میکرو الکترودهایی از جنس طلا بر روی آن قرار گرفته است، نشانده شدند. به دلیل کاربرد سطح زبر شده نانویی چسبندگی سلول‌ها به سطح بدون استفاده از لایه‌های چسبنده افزایش می‌یابد. همچنین استفاده از سطوح نانویی به برقراری اتصال مستقیم بین سطح و سلول کمک شایانی می‌کند و موجب افزایش کیفیت سیگنال دریافتی برای تشخیص اثر تعداد کم سلول‌های سرطانی بر روی سلول‌های رگی می‌شود.
پس از نشاندن سلول‌های رگی بر روی حسگر زیستی (۱۰ ساعت پس از نشاندن سلول‌های رگی)، امپدانس حسگر به عنوان امپدانس زمینه اندازه‌گیری شد.
پس از آن تراکم کمی از سلول‌های متاستاتیک به سلول‌های رگی یک به ۱۰ انتخاب شد؛ همچنین برای بررسی اینکه تغییرات، متاثر از متاستاتیک بودن سلول‌های سرطانی است، همین آزمایش با سلول‌های غیر متاستاتیک نظیر MCF-7 تکرار شد و به منظور دستیابی به الگوی مناسبی برای تشخیص، نتایج مقایسه شد.
از عکس‌های اپتیکی پشت سر هم گرفته شده در زمان‌های کوتاه و عکس‌های میکروسکوپ الکترونی برای بررسی بیشتر بر همکنش سلول‌ها با یکدیگر نیز استفاده شد و با بررسی آن تغییرات چشمگیر در امپدانس تنها چند ساعت پس از برهمکنش سلول‌های سرطانی با لایه رگی مشاهده شد.
نفوذ جریان از لایه رگی آسیب دیده توسط سلول‌های سرطانی به طور مشهودی امپدانس حسگر را کاهش داد. همچنین مشاهده شد که سلول‌های غیر متاستاتیک نظیر MCF-7 نتوانستند تغییرات چندانی بر امپدانس حسگر اعمال کنند.
در این طرح سعی شده است محیط متاستاز درون بدن در بیرون بدن شبیه‌سازی شود و فرآیند متاستاز بین سلول‌های متاستاتیک سینه و سلول‌های رگی به وسیله میکرو الکترودهای طلا مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت.
در این تحقیقات پژوهشگران موفق به طراحی و ساخت چیپ‌های میکروفلوئیدی شدند که از آن می‌توان در بررسی میزان متاستاتیک بودن سلول‌های سرطانی استفاده کرد؛ ضمن آنکه در بررسی اثر داروهای ضد سرطانی بر روی سلول‌های سرطانی نیز قابل استفاده است.
به گزارش خبرنگار ایسنا، طرح «حسگر زیستی تشخیص فاز متاستاتیک سرطان» از سوی دکتر محمد عبدالاحد و تیم تحقیقاتی وی در دانشگاه تهران اجرایی شده است و دستاوردهای آن در برنامه نانو مچ (Nano Match) ارائه شده که مورد حمایت این برنامه در راستای تجاری‌سازی قرار گرفته است.
ستاد توسعه فناوری نانو در راستای حمایت از تجاری سازی دستاوردهای حوزه نانو، تولید، ثروت و گسترش تفکر کارآفرینی در کشور از فناوران و شرکت‌های فعال در حوزه فناوری نانو در قالب برنامه طرح‌های نوآورانه نانو مچ حمایت می‌کند. تسهیل و تسریع در فرآیند تجاری‌سازی محصولات و دستاوردها، امکان نمایش محصولات، جذب سرمایه‌گذار و بهره‌مندی از خدمات، تسهیلات از مهمترین ویژگی‌های این برنامه است.
- 12
- 3
