پیشرفت محققان ایرانی در گستره حسگرهای زیستی

محققان ایرانی در یک پژوهش علمی، موفق به ابداع یک حسگر زیستی ژنی شده‌اند که قادر است با سرعت و دقت بالا، وجود یک باکتری مؤثر در تولید بیماری‌های عفونی مختلف را در پلاسمای خون انسان تشخیص داده و از این طریق، کمک مؤثری به درمان به‌موقع آن‌ها نماید.

باکتری موسوم به Haemophilus influenza یک کوکوباسیلوس گرم منفی است که با تولید کپسولی از جنس پلی ساکارید شناخته می‌شود. این باکتری نسبت به سویه‌های غیر کپسوله شده، دارای ویژگی‌های تهاجمی بیشتری بوده و باعث عفونت‌های تنفسی مختلفی مانند سینوزیت، التهاب گوش میانی، ذات‌الریه و برونشیت می‌شود. باکتری فوق در حالت‌های تهاجمی‌تر می‌تواند موجب بروز بیماری‌های دیگری نظیر سلولیت، آرتریت عفونی و حتی مننژیت شود. بنابراین، تشخیص سریع و مطمئن باکتری فوق در میکروبیولوژی پزشکی از اهمیت بالایی برخوردار است.

برای انجام این کار، روش‌های مختلفی وجود دارد که ازجمله آن‌ها می‌توان به کشت آزمایشگاهی، روش LAT یا تجمع ذرات لاتکس و روش PCR یا واکنش زنجیره‌ای پلیمراز اشاره کرد. اما هرکدام از این روش‌ها دارای مشکلات و محدودیت‌هایی مانند وقت‌گیر بودن، غیر اختصاصی بودن، حساسیت پایین، نیاز به افراد متخصص و همچنین نیاز به تجهیزات پیشرفته و گران‌قیمت هستند. لذا محققان همواره در پی روش‌های جدیدی برای شناسایی مؤثر ویروس‌ها و باکتری‌ها بوده و در این راستا، استفاده از حسگرهای زیستی، امروزه جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده است.

در همین راستا، گروهی از محققان کشور، پژوهشی را انجام داده‌اند که در آن، یک حسگر زیستی ژنومی یا اصطلاحاً ژنوسنسور، برای تشخیص باکتری Haemophilus influenza ابداع‌شده و با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق، یک روش سنجش زیستی مبتنی بر DNA برای پایش ژنوم باکتری فوق در نمونه‌های پلاسمای انسانی به‌کاررفته که در آن از اتصال pDNA و cDNA استفاده شده است. در این روش سنجش زیستی، استراتژی هیبریداسیون DNA برای بررسی اتصال DNAها مورد استفاده قرار گرفته است.

بدین منظور، محققان دانشگاه ارومیه و دانشگاه علوم پزشکی تبریز با همکاری دانشگاه پالاکی جمهوری چک، جوهرهای خاصی را که با ماده‌ای به نام دی-پنی سیلامین، کاربردی شده و به Ag NPs-DPA-GQDs معروف هستند، سنتز نموده و روی سطح یک الکترود کربن شیشه‌ای یا به‌اختصار، GCE کشیدند.

محققان برای ساخت جوهرهای مورد اشاره از نانوذرات طلا و نقره استفاده کرده و سپس مورفولوژی ذرات موجود در محلول جوهرها را با استفاده از دو نوع میکروسکوپ الکترونی TEM و SEM مورد بررسی قرار دادند. نتایج بررسی‌های انجام گرفته نشان می‌دهند که این پلتفرم ابداعی، به شکلی امیدبخش قابلیت استفاده در تشخیص باکتری مهم Haemophilus influenza را در نمونه‌های بالینی دارد.

در این رابطه، نسرین شادجو، پژوهشگر گروه نانوتکنولوژی دانشکده علوم دانشگاه ارومیه و سه همکار دیگرش اظهار داشته‌اند: “ارزیابی‌های ما نشان داد که ژنوسنسور مهندسی‌شده در این تحقیق، می‌تواند عملکرد خوبی با ویژگی اختصاصی بودن و حساسیت بالا را برای تشخیص ژنوم باکتری Haemophilus influenza داشته باشد. این بیوسنسور ژنی، در شرایط بهینه، محدوده خطی و حد پایینی برای کمی سازی غلظت‌ها دارد.”

این محققان افزوده‌اند: “بیوسنسور طراحی‌شده همچنین توانایی بالایی در تمایز توالی‌های ناسازگار یک‌پایه، دوپایه و سه‌پایه نشان می‌دهد. به‌علاوه، ژنوسنسور فوق، این قابلیت را دارد که به‌راحتی بازسازی شده و مجدداً برای ارزیابی فرایند هیبریداسیون DNA های مختلف مورد استفاده قرار گیرد.”

حالا در کنار بیوسنسورهایی که پیشتر برای تشخیص سریع انواع بیماری‌های عفونی نظیر عفونت باکتری E. coli، وبا، سیفلیس، عفونت سالمونلا، ایدز، سل و تب دنگی ساخته شده بودند، این ابداع انجام‌شده توسط متخصصین ایرانی می‌تواند به‌طور گسترده برای تشخیص بهینه باکتری Haemophilus influenza مورد استفاده قرار گیرد.

شایان ذکر است مجریان این پژوهش، نتایج به‌دست‌آمده از مطالعه خود را در نشریه معتبر International Journal of Biological Macromolecules منتشر نموده‌اند. این نشریه در سال ۲۰۱۸، ضریب تأثیر ۴.۷۸۴ را ثبت کرده است.