پژوهشگران
دانشگاه‌های تهران و شهید بهشتی با استفاده از روشی نوین بر پایه فیزیکی
نوین، موفق به تشخیص سریع درجه سرطانی بودن سلول‌های یک بافت با دقت تک
سلولی شدند. در این راستا این محققان موفق به کشف یک قطعه جدید بر پایه یک
مکانیزم الکتریکی نوین برای تحلیل الکتریکی سلول‌ها و کاربرد آن در تشخیص
سرطان با دقت بسیار بالا شدند .
دکتر
مهاجرزاده از دانشگاه تهران، استفاده از روشی نوین بر پایه فیزیکی نوین
برای تشخیص سلول‌های سرطانی را هدف اصلی این تحقیقات بیان کرد که این روش
شامل استفاده از نانوساختارها در برهمکنش مستقیم الکترونیکی با سلول‌ها و
تحلیل سیگنال‌های گرفته شده برای تشخیص افتراقی نوع سرطانی آن‌ها است .
مهاجرزاده
در مورد این تحقیقات توضیح داد: حسگری را بر پایه "نانوتیوب‌های کربنی"
جهت تشخیص درجه متاستاز تک سلول سرطانی نسبت به سلول‌های سالم‌تر فقط به
وسیله‌ی استخراج مستقیم سیگنال امپدانس غشاء سلول با نانولوله‌های کربنی
ساخته‌ایم.
این
سیستم هم یک فیزیک جدید را در تشخیص سرطان معرفی کرده و هم یک قطعه جدید
با قابلیت‌های کلینیکی شدن در آزمایشات پزشکی را دارد. این ساختار را با
نام "آندوسکوپ الکتریکی" تک سلول سرطانی بر پایه نانوتیوب کربنی طراحی کرده
و ساختیم. موفق شدیم با دقت تک سلول، افت امپدانس الکتریکی را در
سلول‌هایی با درجات سرطانی بالاتر نسبت به سلول‌هایی با درجات سرطانی
پایین‌تر آشکارسازی نماییم.
سیستم
آندوسکوپ الکتریکی تک سلول سرطانی بر پایه نانولوله‌های کربنی را جهت
تشخیص متاستاز سلول بر پایه افت امپدانس عشاء معرفی کردیم.
مشتق
دوم پاسخ امپدانسی بر گرفته از آندوسکوپ الکتریکی تک سلول نشانگر نتایج
زیبا و پرمعنایی است. که می‌تواند به عنوان روشی جهت اسپکتروسکوپی تک سلول
معرفی شود.
به
نظر می‌رسد این پیک‌ها شامل اطلاعات مهمی از پیشرفت درجه سرطانی شدن سلول
باشد. این پیک‌های تیز و واضح، در فرکانس‌های مشخص می‌تواند وابسته به
رزنانس الکتریکی سلول باشد که بیانگر رفتار الکتریکی سلول است.
با
مقایسه شدت این پیک‌ها در دو درجه متفاوت سرطان روده، همبستگی شدیدی را
بین پیشرفت درجه سرطان و افت رزنانس الکتریکی سلول مشاهده می‌گردد. از
آنجایی که غشاء سلول از مواد دی الکتریک تشکیل شده است، سلول می‌تواند به
عنوان یک رزناتور دی الکتریک که می‌تواند میدان الکترومغناطیس ناپایداری در
اطراف خود ایجاد کند. اتصال سلول به ولتاژهایی با فرکانس‌های خاص می‌تواند
رزنانس سلول را زیاد کند یا با آن تداخل کند یا حتی روی متابولیک سلول اثر
گذارد.
علاوه‌بر
این، گیرنده‌های سطح سلول می‌توانند به‌وسیله‌ی میدان الکتریکی رزنانس
کنند که ابن رزنانس در فرکانس‌های خاصی با دامنه‌های مشخصی اتفاق می‌افتد و
به آن پروسه elecroconformational coupling گویند.
نوسانات
الکتریکی در فرکانس‌های مشخصی باعث تغییر توزیع بار الکتریکی در
گیرنده‌های سلول شده و این امکان را به سلول می‌دهد تا در برخی از این
فرکانس‌ها رزنانس کند. نکته جالب توجه آنجاست که رزنانس سلول‌های سرطانی با
کاهش پتانسیل الکتریکی در آن‌ها کاهش میابد. از طرف دیگر، سلول‌های سرطانی
عواملی با نام immune blocking protection ترشح می‌کنند که به‌صورت
الکتریکی عمل کرده و رزنانس الکتریکی سلول را کاهش می‌دهد .
پس
افت رزنانس الکتریکی سلول یکی از نشانه‌های سرطانی شدن آن است. در نتیجه
تعداد و شدت پیک‌های رزنانس الکتریکی سلول که به‌وسیله‌ی آندوسکوپ نانولوله
کربنی قابل استخراج است می‌تواند یک الگوی تشخیص دقیق برای میزان سرطانی
شدن سلول باشد. سلول غیر متاستاتیک سرطان روده بین فرکانس‌های 20 تا 80
کیلو هرتز 4 پیک رزنانسی دارد. ولی سلول متاستاتیک آن رزنانسی در فرکانس
نزدیک 80 کیلوهرتز نداشته و شدت 3 پیک دیگر نیز در آن به شدت افت کرده است.
این به خوبی ارتباط میزان سرطانی بودن سلول با رزنانس الکتریکی آنرا بیان
می‌کند .
ورود
نانولوله‌های کربنی که روی آندوسکوپ سلولی الگو‌برداری شده‌اند به درون
غشای سلول‌ها و سیگنال‌گیری از آن‌ها به‌خاطر رسانندگی بسیار خوبشان منجر
به فهمیدن تغییرات سیگنال الکتریکی سلول‌ها با پیشرفت متاستاتیک آن‌ها
می‌شود .
نکته
قابل توجه در این کار همزمانی کشف یک قطعه جدید بر پایه یک مکانیزم
الکتریکی نوین برای تحلیل الکتریکی سلول‌ها و کاربرد آن در تشخیص سرطان با
دقت بسیار بالاست. این طرح این قابلیت را دارد که جایگزین تست‌های پیچیده و
گرانقیمت پاتولوژیک شود در عین اینکه دقت آن چه از نظر تعداد سلول‌های
مورد آزمایش و چه از نظر تشخیص گریدهای میانی سلول‌های سرطانی که بسیاری از
آزمایشات پزشکی قابلیت آنرا ندارد کاربرد تشخیصی داشته باشد. به علاوه
می‌تواند جهت مطالعه انواع سلول‌های زنده و اثرات تنش‌های محیطی، داروها و
امواج بر روی آن‌ها به‌وسیله‌ی تحلیل سیگنال‌های الکتریکی غشای آن‌ها
کاربرد داشته باشد .
وی
در مورد امکان تجاری‌سازی این تحقیقات گفت: تاکنون دو نانوبیوسنسور برای
تشخیص سرطان با استفاده از مکانیزم‌های نوین الکترومکانیکی ارائه کرده‌ایم
یکی CNT-ECIS که نتیجه آن در ژورنال lab on chip چاپ شده و دیگری همین
آندوسکوپ الکتریکی که مورد سوال شماست. روی تجاری‌سازی و کلینیکی نمودن
آن‌ها با همکاری چند بیمارستان مشغول هستیم .
بخشی
از نتایج این تحقیقات به صورت USA PATENT ثبت شده است و نتایج جدید نیز با
حمایت ستاد ویژه توسعه نانو ثبت اختراع خواهد شد. نتایج اخیر این کار
تحقیقاتی که به دست دکتر مهاجرزاده و همکاران وی صورت گرفته است و در مجله
Nanoscale (جلد 8، سال 2013، صفحات 3421-3427) منتشر شده است.
