تشخیص سریع دی‌ان‌ای و آران‌ای با حسگری کوچک

به نقل از نیوز، محققان دانشگاه آمریکایی واشنگتن معتقدند که یک حسگر، ابزاری مفید برای دانشمندانی است که در تحقیقات بالینی مشغول اندازه‌گیری متابولیسم DNA هستند و این حسگر می‌تواند راهی سریع برای پزشکان آزمایشگاه در تشخیص نمونه های «سالم» از «بیمار» و تشخیص عامل بیماری‌زای قارچی، باکتریایی یا ویروسی، قبل از تجزیه‌وتحلیل بیشتر باشد.

برای بررسی این‌که آیا حسگرها می‌توانند RNA و DNA را تشخیص دهند، الکساندر زستوس، استادیار شیمی با جان براخت، دانشیار زیست‌شناسی، برای آزمایش روش جدیدی در تشخیص RNA و DNA همکاری کرد.

این حسگرها که به‌عنوان میکروالکترودهای فیبرکربن نیز شناخته می‌شوند، به محققانی مانند زستوس امکان اندازه‌گیری دقیق مواد شیمیایی در مغز را می‌دهند. محققان می‌توانند در مورد مدار پیچیده مسیرهای عصبی مغز و انتقال‌دهنده‌های عصبی، مواد شیمیایی مغز که پیام‌ها را در یک مسیر مشخص منتقل می‌کنند، بیشتر بدانند.

زستوس و براخت از میکرو الکترود فیبرکربن معمولی با ولت‌سنج چرخه‌ای سریع اسکن، همان نوع حسگری که برای تشخیص دوپامین در مغز کاربرد دارد، استفاده کردند. کار زستوس به‌طور مکرر شامل استفاده از حسگرها برای تشخیص و اندازه‌گیری دوپامین در مغز بود، زیرا انتقال‌دهنده عصبی را در دامنه گسترده‌ای از فعالیت در سیستم عصبی، از حرکات بدنی گرفته تا واکنش‌های عاطفی نشان می‌دهد.

محققان حسگر را با یک الکترود ویژه اصلاح کردند. آنان از کارایی آن مطمئن نبودند و زمانی که الکترود حداکثر اکسیداتیو آدنوزین و گوانوزین، دو عنصر سازنده DNA را تشخیص داد، تعجب کردند. زمان تشخیص سریع است و در کمتر از یک ثانیه اتفاق می‌افتد. روش تحقیق بااستفاده از RNA و DNA حیوانی و مصنوعی نیز تایید شده است.

در کوتاه مدت، زستوس و براخت این ابزار را در تحقیقات بالینی مفید می‌دانند. محققانی که از این ابزار استفاده می‌کنند، می‌توانند اطلاعات مفیدی درباره اسیدهای نوکلئیک بدست آورند و نسبت‌های نسبی آدنوزین، گوانوزین و سیتیدین، یک نوکلئوباز DNA دیگر را اندازه‌گیری کنند.

حسگر به‌طور تقریبی به اندازه تار موی انسان و آن‌قدر کوچک است که می‌تواند در سلول‌ها، بافت یا ارگانیسم‌های زنده کاشته شود. حسگر می‌تواند DNA یا RNA را در هر نمونه از مایعات، ازجمله قطرات مایع، بزاق، خون یا ادرار تشخیص دهد.

این حسگر همچنین می‌تواند به‌عنوان یک پیش‌تشخیص استفاده شود. محققان گفتند: شروع بیماری یا عفونت قارچی می‌تواند باعث افزایش سریع اسیدهای نوکلئیک شود که حسگر می‌تواند آن‌ها را اندازه‌گیری و به‌احتمال زیاد عفونت‌های سریع را پیش‌بینی کند. به‌عنوان‌مثال، ممکن است نتایج حاصل از آزمایش ویروس کرونا با این روش، یک روز یا بیشتر طول بکشد.

جان براخت، دانشیار زیست شناسی، دانشگاه آمریکایی گفت:  «از حسگرهای الکتروشیمیایی می‌توان برای ارزیابی نمونه‌ها قبل از روش‌های مبتنی بر توالی استفاده کرد. ما می‌توانیم چندین مورد را تصور کنیم که اندازه‌گیری سریع DNA یا RNA در یک نمونه قبل از تعیین توالی بیشتر از نظر بالینی مفید است. به‌عنوان‌مثال، ممکن است  این حسگر را هنگامی به کار گرفت که تعداد زیادی نمونه برای بررسی سریع قبل از انجام آزمایش‌های گسترده‌تر وجود دارد.»

یک محدودیت فعلی این است که حسگر باید بیش از یک رشته‌ DNA و RNA را تشخیص دهد. برای تشخیص ویروس خاص یا آزمایش ژنتیکی، حسگر باید توالی ژن ویروس را تشخیص دهد.

گام بعدی در تحقیق، اصلاح بیشتر حسگر خواهد بود تا ببینند که آیا حسگر می‌تواند ویروسی را تشخیص دهد یا خیر. این حسگر به طور بالقوه کاربردهای متنوعی دارد که تحقیقات بیشتری در این زمینه مورد نیاز خواهد بود، از جمله در پزشکی‌قانونی و سایر زمینه‌هایی که استفاده از حسگرها نقش برجسته‌ای دارند.

براخت افزود: «ما همچنین به این فکر کرده‌ایم که آیا می‌توانیم متابولیسم DNA را در داخل مغز و سلول‌های زنده اندازه‌گیری کنیم یا خیر. ما می‌توانیم از یک الکترود برای اندازه‌گیری انتقال‌دهنده‌های عصبی مانند دوپامین و همچنین اندازه‌گیری DNA و RNA و قطعات سازنده آن‌ها در زمان واقعی در مغز استفاده کنیم.»

منبع:ایسنا