پزشکی بالینی

یک افزاره همراه که از پیشرفته‌ترین فناوری نانو برای آشکارسازی سریع عفونت مالاریا و ‏مقاومت دارویی استفاده می‌کند، می‌تواند در نحوه تشخیص و درمان بیماری انقلابی ایجاد ‏کند.‏ این افزاره، به شکل و اندازه یک گوشی موبایل، از فناوری‌های نانوی اثبات شده برای ‏آنالیز سریع ‏DNA‏ پارازیتی از نمونه خونی استفاده می‌کند. این افزاره، تشخیص مالاریا و ‏غربالگیری جامع از اثرپذیری دارو را در کمتر از 20 دقیقه ممکن خواهد کرد. با این ‏اطلاعات فوری از نمونه‌های پارازیت و قابلیت مقاومت دارویی آن، روش درمان ارائه می‌شود. در حال حاضر برای تشخیص مالاریا، نمونه‌های خونی به یک آزمایشگاه مرجع مرکزی ‏جهت آنالیز مقاومت دارویی ارسال می‌شوند که نیازمند زمان و انجام تست‌های تخصصی و ‏گران است. علاوه ‌بر این، تایید مالاریا در جایی که بیمار دارای تب است، اغلب مقدور ‏نیست. در بسیاری از مواقع نیز قبل از تایید تشخیص و تست مقاومت دارویی، داروی‌هایی ‏تجویز می‌شوند که امکان ندارد موثر باشند.‏
کنسرسیوم نانومال که تحت مدیریت دانشگاه لندن است، با گروه سیستم‌های تشخیصی ‏دستی انگلیس و گروه متخصصان تعیین توالی ‏DNA‏ و گروه‌هایی از دانشگاه توبینگن آلمان و ‏موسسه کارلولینسکای سوئد کار می‌کند. این همکاری در پاسخ به علائم فزاینده مربوط به ‏جهش پارازیت مالاریا در برابر قوی‌ترین داروهای ضد مالاریا، آرتیمیسینین‌ها، شکل ‏گرفته است.‏ پروفسور «سانجیو کریشنا»، مدیر نانومال می‌گوید: پژوهش اخیر این خطر جدی را گوشزد ‏می‌کند که آرتمیسینین‌ها ممکن است مانند سایر ضد مالاریاها از رده خارج شوند. سال‌ها ‏طول می‌کشد که درمان‌های دارویی جدید توسعه یابند، بنابرین جایگزین سریع‌تر و ‏ارزان‌تر آن است که از داروهای موجود استفاده بهینه شود. پیشرفت‌های عظیم در فناوری، ‏فرصت‌های بزرگی برای انجام این کار و جلوگیری از بیماری و مرگ افراد می‌دهد.
«ایلاینه واربورتون» از دانشگاه لندن نیز می‌گوید: قرار دادن یک غربال کامل مالاریا با وضیعت ‏مقاومت دارویی در دستان یک متخصص سلامت، اجازه تجویز آنی موثرترین داروی ‏ضدمالاریا را خواهد داد. بعلاوه، تست ارزان قیمت و سریع نانومال به حل چالش سراسری ‏سلامت در خصوص ریشه‌کنی مالاریا کمک خواهد کرد. این افزاره دستی بعد از نمونه‌گیری خون از انگشت، ‏DNA‏ مالاریا را استخراج کرده و ‏سپس جهش‌های خاص مرتبط با مقاومت دارویی را با حسگر نانوسیمی آشکارسازی می‌کند. ‏این تراشه به‌ طور الکتریکی توالی‌های ‏DNA‏ را آشکارسازی کرده و آنها را به‌ طور مستقیم به ‏کدهای دودویی تبدیل می‌کند. این کدهای دودویی به‌ سرعت آنالیز شده و حتی می‌توانند از ‏طریق شبکه‌های بی‌سیم جهت پایش بلادرنگ الگوهای بیماری با سایر دانشمندان به اشتراک ‏گذاشته شوند.

دسته‌اي از DNA كه بسيار كوچك‌ هستند و براي انتقال ژن‌ها و داروها به سلول‌ها به كار مي‌روند، مي‌توانند باعث درمان سلول‌ها شوند. اين سلول‌ها داراي ارزش درماني هستند. در تحقيقات مركز سلامت دانشگاه جورجيا، بلافاصله بعد از تزريق ذرات بسيارريز DNA به بدن ترشح آنزيمي در بدن زياد مي‌شود كه باعث آرامش پاسخ سيستم ايمني خواهدشد. در مدل حيواني آرتريت روماتوييد با كمك افزايش IDO به طور قابل ملاحظه‌اي كاهش مي‌يابد. علاوه بر اين تورم مفاصل و التهاب آنها نيز كاهش مي‌يابد. اين نوع درمان مانند ريختن آب روي آتش است. مشاهدات جديد حاكي از آن است كه ذرات ريز DNA به بسياري از اين بيماري‌ها كمك قابل‌توجهي مي‌كنند. با كمك ‌IDO مي‌توان سيستم ايمني را تقويت كرد، زيرا IDO داراي درمان بالقوه خودايمني است. IDO نيز توسط DNAهاي ريز ايجاد مي‌شود و اين به نوبه خود براي درمان آرتروز بسيار مناسب است.

دانشمندان انگليسي موفق به ساخت ماده ژنتيكي مصنوعي با قابليت ذخيره اطلاعات و تكامل در ميان نسلها به شيوه مشابه دي‌ان‌اي شده‌اند كه انتظار مي‌رود به تحقيقات جديد در پزشكي و زيست‌فناوري منجر شده و اطلاعات جديدي در مورد اولين تكثير مولكولها و تبديل به حيات در ميلياردها سال قبل ارائه دهد. در نهايت، ساخت جايگزيني براي دي‌ان‌اي و آر‌ان‌اي مي‌تواند دانشمندان را قادر به ساخت شكلهاي بديع حيات در آزمايشگاه سازد.
محققان آزمايشگاه زيست‌شناسي مولكلولي شوراي تحقيقات پزشكي انگليس موفق به ساخت روشهای شیمیایی براي تبديل دي‌ان‌اي و آر‌ان‌اي به شش پليمر ژنتيكي جايگزين موسوم به XNAs شده‌اند. اين روش به مبادله دی‌اوکسی‌ریبوزو ريبوز براي مولكولهاي ديگر مي‌پردازد. داشنمندان دريافتند كه XNAs قادر به شكل‌دهي يك مارپيچ دوتايي با دي‌ان‌اي بوده و از ثبات بيشتري نسبت به ديگر مواد ژنتيكي طبيعي برخوردارند. محققان در مجله ساينس به توصيف چگونگي اتصال يك XNAs به يك پروتئين پرداخته‌اند.
به گزارش ایسنا، اين قابليت بدين معني است كه مي‌توان پليمرها را به عنوان پادتن مستقر كرد. به گفته محققان اين كار نشان داد كه دو نشانه بارز حيات يعني وراثت و تكامل با استفاده از جانشين‌هايي براي ماده ژنتيكي طبيعي ممكن است. همچنين اين پژوهش مي‌تواند به دانشمندان در درك چگونگي حياتي شدن نقش دي‌ان‌اي و آران‌اي در تكامل حيات و حتي امكان كشف حياتهاي بيگانه كمك كند.

محققان دانشگاه هاروارد موفق به ساخت يك دستگاه روباتيك از دي‌ان‌اي شده‌اند كه به طور بالقوه مي‌تواند به جست‌وجوي سلولهاي خاص هدف در تركيب پيچيده‌اي از گونه‌‌هاي سلولي پرداخته و دستورالعملهاي مهم مولكولي مانند دستور خود تخریبی را به سلولهاي سرطاني منتقل كند. اين فناوري كه با الهام از مكانيك سيستم ايمني بدن ساخته شده، ممكن است در آينده براي برنامه‌ريزي واكنش‌هاي ايمني براي درمان بيماري‌هاي مختلف مورد استفاده قرار بگيرد. اين تيم تحقيقاتي از شيوه اوريگامي دي‌ان‌اي براي اين مقصود استفاده كرده كه در آن اشكال و اجسام پيچيده سه‌بعدي با تا كردن رشته‌هاي دي‌ان‌اي ساخته مي شوند. در اين مورد، محققان به ساخت يك روبات مقياس نانو به شكل يك بشكه باز پرداخته كه دو نيمه آن با يك لولا به هم متصل شده‌اند. اين بشكه دي‌ان‌اي كه مانند يك مخزن عمل كرده با چفت‌هاي خاص دي‌ان‌اي بسته باقيمانده كه از قابليت شناسايي و جستجوي تركيبات پروتئينهاي سطح سلول از جمله نشانه‌هاي بيماري برخوردارند. پس از شناسايي اهداف توسط اين چفتها مجددا پیکربندی كرده كه باعث باز شدن دو نيمه مخزن و بيرون ريختن محتويان درون آن مي‌شود. درون اين مخزن مي‌توان انواع مختلف محموله‌ها را از جمله مولكولهاي خاص با دستورالعملهاي رمزگذاري شده پر كرد كه از قابليت تعامل با گيرنده‌هاي علامت دهنده روي سطح سلولهاي خاص برخوردارند. محققان از اين سيستم براي انتقال دستورالعملها كه در قطعات پادتن رمزگذاري شده به دو نوع مختلف سلول سرطاني استفاده كردند. در هر مورد، پيام «فعال‌سازي كليد خودكشي» به سلولها ارسال شدند. اين رويكرد نانودرماني قابل برنامه‌ريزي از روي سيستم ايمني بدون طراحي شده كه درآن سلولهاي سفيد خون به گشت‌زني براي محافظت جريان خون از هرگونه نشانه خطر مي‌پردازند. اين سلولهاي مبارزه با عوفنت مي‌توانند در سلولهاي خاص خانه كرده و علامتهاي جامعي براي خودتخريبي به آنها ارسال كنند. نانوروبات دي‌ان‌اي اين محققان به تقليد از اين بخش با استفاده از اجزاي مولكولي پرداخته كه در آن مي‌توان لولاها و پيامهاي مختلف مولكولي را در داخل و خارج سيستم تحويل زمينه تغيير داد. قدرت برنامه‌ريزي اين فناوري مي‌تواند اميدبخش امكان درمان طيف گسترده‌اي از بيماريها در آينده باشد.
به گزارش ایسنا، با توجه به زيست‌تخريب‌پذير و طبيعي بودن دي‌ان‌اي، نانوفناوري دي‌ان‌اي بخاطر قابليت آن به عنوان يك مكانيزم انتقال دارو و علائم مولكولي كاملا شناخته شده است. اين در حالي است كه چالشهاي قابل توجهي در اجراي آن وجود داشته كه از آن جمله انتخاب گونه ساختاري، چگونگي باز و بسته و دوباره باز كردن آن براي الحاق، حمل و انتقال يك محموله و همچنين چگونگي برنامه‌ريزي اين گونه نانوروباتها هستند. اين سيستم جديد با تركيب چند عنصر جديد براي اولين بار به ارائه يك پيشرفت قابل توجه در غلبه بر اين موانع اجرايي پرداخته است. براي مثال از آنجايي كه سازه شكه‌اي شكل از در بالا و پائين برخوردار نبوده، مي‌توان محموله را در يك گام وارد مخزن كرد. همچنين در حاليكه سيستمهاي ديگر از مكانيزمهاي آزادسازي براي پاسخگويي به دي‌ان‌اي وآران‌اي استفاده مي‌كنند، مكانيزم جديد اين دانشمندان به پروتئينها واكنش نشان داده كه بيشتر بر روي سطح سلولي رايج بوده و تاثير زيادي بر علامت‌دهي تراغشايي در سلولها دارند. همچنين اين اولين سيستم دي‌ان‌اي مبتني بر اوريگامي بوده كه از تكه‌هاي پادتن براي انتقال پيامهاي مولكولي استفاده مي‌كند. اين پژوهش در مجله ساينس منتشر شده است.

به تازگي توسط مهندسان پزشکي در Cernell ايالات متحده دستگاه قابل‌حملي ساخته شده که يک آشکارساز دستي پاتوژن است و به مراقبان سلامت و مسوولان دخيل در امر بهداشت و درمان در سراسر جهان کمک مي‌کند تا پاتوژن‌هايي را همچون توبرکلوز، گونوره و HIV به آساني تست کرده و به جاي روزها منتظر جواب ماندن، در کمتر از 30 دقيقه نتايج مربوطه را دريافت دارند و امر درمان بيماران را با سرعت بيشتري آغازکنند. همچنين از دقت و کارايي بالاي اين دستگاه نيز اطمينان خاطر داشته باشند.
محقق اصلي اين مطالعه مدعي است با استفاده از DNA مصنوعي، آنها توانسته اند نمونه‌هاي ريز DNA، RNA يا پروتئين‌هاي پاتوژن را تقويت کرده و مورد استفاده قرار دهند. مهندسان اين مطالعه دستگاه جديد خود را به عنوان چيزي شبيه به سازنده بازي لگو در سطح مولکولي توصيف مي‌کنند، زيرا رشته‌هاي تکي DNA با موارد ديگر که کدهاي ژنتيکي مکمل دارند، جفت مي‌شوند، به اين ترتيب مهندسان مي‌توانند رشته‌هايي را که با يکديگر جفت مي‌شوند سنتز کرده تا شکل‌هاي جديد ساخته شوند.
اين آشکارساز پاتوژن از شکل Y استفاده مي‌کند که در آن يک رشته DNA يا آنتي‌بادي به قاعده Y مي‌چسبند تا پاتوژن را شناسايي و دستگير کند. از سوي ديگريک مولکول چسبيده به يکي از بازوهاي بالايي Y، مولکول‌هاي مشابه را که در نمونه شناسايي کرده در حضور نور ماوراي‌بنفش نشان مي‌دهد. اين پروسه به اين معناست که با ارائه يک نمونه حاوي Y-DNA و يک پاتوژن (مانند توبرکلوز که روي بازوي آن به طور مصنوعي کار گذاشته شده) به اشعه ماوراي‌بنفش، مولکول‌هاي بازوهاي بالايي با هم مرتبط شده، رشته‌هاي طولاني را شکل داده، سپس توده‌هاي بزرگ‌تر را مي‌سازند. سپس اين چيپ ابداعي توده و بار نمونه را اندازه مي‌گيرد. در حضور پاتوژن نتايج به سادگي قابل شناسايي است. يعني اگر توده و بار نمونه بيشتر شود، يعني پاتوژن وجود دارد و اگر کمتر شود، يعني واکنش رشته‌اي برقرار نشده و پاتوژن حضور ندارد.
به گزارش سپید، اين چيپ مي‌تواند به‌طور امکان‌پذيري به‌وسيله يک تلفن موبايل کنترل شود. از آنجا که تشخيص سريع و قابل‌قبول از اين طريق امکان‌پذير شده، مهندسان اين پروژه کيتي را طراحي کرده‌اند که در کشورهاي در حال توسعه مي‌تواند در هر شرايط آب‌وهوايي کار کند. با ابداع اين وسيله به نظر مي‌رسد ديگر دوران انتظار به سرآمده و همگان در سراسر دنيا مي‌توانند با استفاده از آن، پاتوژن‌ها را سريع‌تر تشخيص داده و ديگر نيازي به داشتن آزمايشگاه‌هاي مجهز نيز نباشد. اين تحقيق با کمک 20 ميليون دلاري موسسه خيريه بيل و مليندا گيتس انجام شده و 12 تيم تحقيقاتي روي آن کار کرده‌اند.

شرکت Chronix Biomedical در گزارشي، خلاصه‌اي از اطلاعات مربوط به کاربرد تست‌هاي خون DNA سرم خود را که براي تشخيص زودهنگام و دقيق سرطان پستان و پروستات استفاده مي‌شوند، ارايه کرد. اين الگوريتم‌هاي تستي منحصر به فرد با استفاده از تشخيص قطعات DNA در خون که از سلول‌هاي سرطان در حال مرگ (apoptotic) آزاد مي‌شوند، مي‌توانند با حساسيتي معادل 92 درصد و اختصاصيت 100 درصد، در هر دو نوع سرطان پستان و پروستات استفاده شوند. اگرنتايج مثبت اين تست در کارآزمايي‌هاي بزرگ نيز به اثبات برسند، پيشرفت قابل توجهي در تشخيص و درمان اين دو نوع سرطان ديده خواهد شد و حاکي از آن است که ارزيابي مناسب DNA سرم مي‌تواند ابزار تشخيصي مفيدي براي انواع سرطان و ديگر بيماري‌هاي مزمن باشد که آنها را هم دقيق‌تر و هم سريع‌تر نسبت به امکانات تشخيصي کنوني مشخص مي‌کنند.

يك تست خون پره‌ناتال مبتني بر DNA كه مي‌تواند تعداد روش‌هاي تشخيصي پرخطر را براي تشخيص نشانگان داون هنگام بارداري كم كند، آماده استفاده در بالين شد. اين تست مي‌تواند حتي در هفته 10 بارداري نيز در زناني كه از اين نظر پرخطر محسوب مي‌شوند، به كار رود. اين مطالعه، بزرگ‌ترين و جامع‌ترين بررسي‌اي است كه تاكنون انجام شده و حدود هزار و 700 خانم باردار پرخطر را از نظر ناهنجاري‌هاي كروموزومال مورد بررسي قرار داده است. محققان اظهار مي‌دارند كه اين تست قادر است 6/98 درصد از بارداري‌هاي حاوي نشانگان داون را تشخيص دهد در حالي كه موارد مثبت كاذب آن تنها به 2/0 درصد مي‌رسد و در 8/0 درصد موارد نيز تفسير باليني آن با مشكل مواجه خواهد شد. اين نتايج حاكي از آن هستند كه تست جديد، به طور كارآمدي موثر است و مي‌تواند جايگزين تست‌هاي تهاجمي براي تشخص نشانگان داون در دوران بارداري شود. همچنين تقريبا تمام زنان با يك بارداري طبيعي مي‌توانند خود را از شر تست‌هاي بيشتر نجات دهند و اضطراب، هزينه و خطرات بالقوه از دست رفتن جنين را به حداقل برسانند.