بیوانفورماتیکبیوتکنولوژی پزشکی

شناسایی مولکول‌ ها با بارکدهای نوری

اخیراً در دانشگاه دوک نوعی از تصویربرداری ابداع شده است که امکان مشاهده ده‌ها مولکول را در یک زمان فراهم می‌کند. مطالعه‌ پدیده‌های بیوشیمیایی پویا، امری دشوار و پیچیده است که میکروسکوپ فلوروسنت در بسیاری از شرایط آن را امکان‌پذیر کرده است. اما چالش اصلی، مطالعه هم‌زمان چندین مورد منحصر‌به‌فرد است. در روش بارکدهای نورانی، مولکول‌ها با یک رشته مولکول DNA نورانی نشان‌دار می‌شوند و با ریتمی منحصر به فرد خاموش-روشن می‌شوند.


در این روش تصاویر هم‌چون آسمانی پر از ستاره هستند؛ اما در واقع نقاط روشن موجود در تصویر، مولکول‌های منحصر به فردی هستند که با یک مولکول DNA نورانی نشان‌دار شده‌اند. اتصال بارکدهای نورانی به هر جسم یا سلول، امکان تفکیک و تشخیص آن را در مقیاس مولکولی فراهم می‌کند. برای مثال تشخیص یک پروتئین خاص در میان ده‌ها هزار پروتئینی که در بدن در حال فعالیت هستند.

پایه‌ این طرح، بر اساس مکمل بودن دو رشته مولکول DNA استوار شده است. به یکی از رشته‌ها مولکولی که قرار است شناسایی شود متصل می‌شود؛ و به رشته‌ دیگر یک رنگ فلوروسنت متصل می‌شود. این رنگ تنها زمانی نورانی خواهد شد که دو رشته مکمل DNA به‌ یکدیگر متصل شوند. اتصال و جدا شدن رشته‌ها از هم موجب روشن و خاموش شدن نورها می‌شود که این الگوها برای هر مولکولی مانند یک اثر انگشت است. بررسی تغییرات در زیر میکروسکوپ فلوروسنت انجام می‌شود.

در روش‌های تجاری که در حال حاضر وجود دارد یا از چندین رنگ استفاده می‌شود یا از یک رنگ بر روی رشته‌های متفاوت DNA. در این سیستم‌ها هر مولکول به تنهایی بررسی می‌شود و امکان مطالعه هم‌زمان چندین مولکول وجود ندارد.

محققین برای ایجاد تفاوت در فرکانس، شدت و مدت زمان تابش پرتوهای فلورسنت، رشته‌ای که به آن رنگ متصل می‌شود را ثابت نگه داشتند؛ اما رشته دیگر را به واسطه‌ طول و تعداد توالی‌های تکراری تغییر دادند. بدین ترتیب موفق شدند سیگنال‌های متفاوتی را برای تمایز بین مولکول‌ها تنها با یک رنگ فلوروسنت فراهم کنند.

شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نشان می‌دهد که به لحاظ نظری امکان تشخیص ۵۶ مولکول به‌طور همزمان وجود دارد. دانشگاه دوک نیز با روش جدید خود توانست این ادعا را تأیید کند. در این مطالعه هزینه‌ها نسبت به سایر روش‌ها کم‌تر است؛ هم‌چنین در طول زمان نورهایی که زیر میکروسکوپ قابل مشاهده‌اند محو نمی‌شوند.

برای تأیید این روش، مطالعات آزمایشگاهی نیز انجام گرفت. گروه دانشگاه دوک ۷ نوع DNA طراحی کردند و آن‌ها را به یک سطح شیشه‌ای متصل کردند. در کمتر از یک ساعت در عکس‌هایی که توسط میکروسکوپ فلورسنت ثبت شده بود، امکان تشخیص ۷ نوع بارکد نورانی متفاوت وجود داشت.

این بارکدهای نورانی همانند اثر انگشت متفاوت هستند. هدف از انجام این طرح ابداع روشی اقتصادی، آسان و قدرتمند بوده است. این طرح توسط بنیاد ملی علم پشتیبانی شده است.

توسط
Bioengineer.org
منبع
ACS Synthetic Biology
برچسب‌ها
نمایش بیشتر

زمزم جوادی

اهل مشهد هستم. کارشناسی خودم را در در رشته‌ی زیست‌شناسی سلولی مولکولی در دانشگاه فردوسی گرفتم. ارشد را هم در مشهد رشته‌ی بیوتکنولوژی میکروبی خوندم. سینما، موسیقی و فوتبال علایق همیشگی‌ام بوده‌اند.

نوشته‌های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

نـه + یـک =

دکمه بازگشت به بالا
بستن