تشخیص میزان سمی بودن دارو‌ها با حسگر‌های زیستی جدید

پژوهشگران استرالیایی و آمریکایی، حسگر‌های زیستی جدیدی ابداع کرده‌اند که می‌توانند میزان سمی بودن دارو‌ها را تشخیص دهند.

به گزارش ایسنا و به نقل از ساینمگ، پژوهشگران استرالیایی، حسگر‌های زیستی جدیدی ابداع کرده‌اند که واکنش‌های رنگی یا الکتریکی را در مورد دارو‌های سرطان، التهاب مفصل و پیوند اعضا نشان می‌دهند.

این گروه پژوهشی وابسته به "سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی همسود" (CSIRO) با همکاری "دانشگاه کلارکسن" (Clarkson University) آمریکا، روش خود را برای ساخت حسگر‌های زیستی مولکولی کوچک نشان داده‌اند. این حسگرها، پروتئین‌های مصنوعی هستند که برای درک نشانگر‌های زیستی و ارائه واکنش‌های قابل اندازه‌گیری طراحی شده‌اند.

حسگر‌های زیستی در دو آزمایش جداگانه، برای اندازه‌گیری دقیق دارو‌های سرکوب‌کننده ایمنی موسوم به "سیکلوسپورین A" (cyclosporine A)، "تاکرولیموس" (Tacrolimus) و "راپامایسین" (Rapamycin) و همچنین، داروی ضد سرطان "متوترکسات" (Methotrexate) به کار رفتند که برای کاهش میزان سمی بودن و آسیب رساندن به اندام، به نظارت دقیق نیاز دارند.

پروفسور "کریل الکساندروف" (Kirill Alexandrov)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: حسگر‌های زیستی پروتئینی با فراهم کردن امکان انجام دادن آزمایش‌های پیچیده روی تجهیزات آزمایشگاهی ارزان‌تر و دستگاه‌های جدید می‌توانند به گسترش مراقبت از بیماران کمک کنند.

وی افزود: پروتئین‌ها، هسته اصلی تشخیص‌هایی به شمار می‌روند که به شدت به پردازش آزمایشگاه مرکزی متکی هستند. حسگر زیستی ما، انجام دادن آزمایش‌هایی مانند نظارت بر دارو را روی تجهیزاتی که پیچیدگی کمتری دارند و احتمالا در آزمایشگاه‌ها و بیمارستان‌های کوچک هر منطقه یا نواحی دورافتاده یافت می‌شوند، امکان‌پذیر می‌سازد.

آزمایش‌های آینده ممکن است به نمونه‌های بیولوژیکی کوچک‌تری نیاز داشته باشند و شاید پژوهشگران بتوانند ثابت کنند که یک حسگر زیستی می‌تواند سطح سیکلوسپورین A را در یک میکرولیتر خون، به دقت اندازه‌گیری کند.

الکساندروف ادامه داد: این حسگر زیستی با توسعه بیشتر می‌تواند به انجام دادن آزمایش‌هایی کمک کند که نتایج را طی سه تا پنج دقیقه به پزشکان ارائه می‌دهند.

به گفته الکساندروف، پیچیدگی و شکنندگی پروتئین موجب شد که ساخت و استفاده از حسگر‌های زیستی پروتئینی دشوار شود، اما طراحی ماژولار به کاهش یافتن مشکل کمک کرد. بدین ترتیب، شاید بتوان آن را برای هدف قرار دادن هر مولکول کوچکی و نه فقط دارو‌ها سازگار کرد.

الکساندروف گفت: پروتئین‌های جدید توسط باکتری‌های مهندسی‌شده‌ای تولید شده‌اند که برای تولید مولکول‌های مصنوعی که به منظور شناسایی یک داروی خاص طراحی می‌شوند، تغییر یافته‌اند.

وی افزود: حسگر‌های زیستی پروتئینی، خاموش‌شده هستند و به یک مدار الکتریکی شباهت دارند که یک قطعه از آن گم شده است. فقط ماده بیوشیمیایی مورد نظر در مایعات انسانی مانند خون یا بزاق می‌تواند این مدار را کامل کند و سیگنالی را متناسب با مقدار نشانگر زیستی شناسایی‌شده روشن کند.

هنگامی که حسگر‌های زیستی پروتئینی فعال می‌شوند، تغییر رنگ را برای خوانش‌های مبتنی بر رنگ یا جریان الکتروشیمیایی ایجاد می‌کنند.

الکساندروف گفت که این گروه پژوهشی با استفاده از فناوری رایج گلوکومتر به آزمایش پرداختند تا دستگاهی ارزان، قابل حمل و دقیق بسازند.

وی افزود: حسگر‌های زیستی الکتروشیمیایی فعال‌شده، گلوکز را تجزیه می‌کنند و الکترون‌ها را به عنوان محصولات جانبی ارائه می‌دهند تا جریان الکتریکی متناسب با مقدار مولکول جذب‌شده مورد نظر را تولید کنند.

با وجود موفقیت این آزمایش، الکساندروف گفت که فناوری گلوکومتر برای استفاده در موارد ویژه است و پژوهشگران باید دستگاه‌ها و فرآیند‌های تولید را برای کاربرد‌های بالینی جدید مهندسی کنند.

الکساندروف ادامه داد: هنگام ساخت یک دستگاه پزشکی، پارامتر‌های بسیاری برای تطبیق دادن وجود دارد. این کار فوق‌العاده دشوار است و به همین دلیل، فناوری‌های تشخیصی جدید بسیار کند به بازار می‌آیند. پژوهش‌های آینده بر ثبات، حساسیت و قابلیت ساخت حسگر‌های زیستی پروتئینی تمرکز خواهند کرد.

این پژوهش، در مجله "Nature Communications" به چاپ رسید.