القاهرة-محمد منصور
كشف فريق دولي من الباحثين عن جهاز استشعار حيوي محمول، من شأنه أن يحدث "ثورة" في الكشف المبكر وتشخيص أمراض ألزهايمر وباركنسون، دون الحاجة إلى فحوصات مكثفة تتطلب الخضوع للجراحة أحياناً.
وبحسب الدراسة المنشورة في دورية وقائع الأكاديمية الأميركية للعلوم، يُعد ذلك الجهاز قفزة كبيرة في تكنولوجيات التشخيص.
ويستطيع الجهاز اكتشاف مؤشرات حيوية محددة للأمراض التنكسية العصبية، ونقل النتائج لاسلكياً إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة أو الهواتف الذكية.
ويمثل الجهاز "خطوة حاسمة" نحو إجراء اختبارات سهلة وغير جراحية في المنزل، أو في مرافق الرعاية مثل العيادات ودور رعاية المسنين في جميع أنحاء العالم.
واختبر الفريق الجهاز على عينات مختبرية من المرضى، وأظهر أنه "دقيق مثل أحدث التقنيات".
ويخطط الباحثون لاختبار عينات اللعاب والبول باستخدام جهاز الاستشعار البيولوجي، ويمكن تعديل الجهاز للكشف عن المؤشرات الحيوية لحالات أخرى أيضاً.
ويعتمد ابتكار هذا النظام التشخيصي على طرق الكشف الكهربائية، وليس الكيميائية، مما يوفر وسيلة أكثر عملية ودقة لتحديد المؤشرات الحيوية التنكسية العصبية.
ويقول الباحثون إن الطريقة التشخيصية التي يعتمد عليها الجهاز "أسهل في التنفيذ وأكثر دقة".
إجراء الاختبارات
وسيسمح نظام التشخيص المحمول بإجراء الاختبارات في المنزل، وفي نقاط الرعاية، مثل العيادات ودور رعاية المسنين، للأمراض التنكسية العصبية على مستوى العالم.
وتتطلب أحدث طرق الاختبار الحالية لمرض ألزهايمر ومرض باركنسون إجراء البزل الشوكي واختبارات التصوير، بما في ذلك التصوير بالرنين المغناطيسي.
ونتيجة لذلك، فإن الاكتشاف المبكر للمرض أمر صعب، إذ يرفض المرضى تلك الفحوصات الجراحية المكثفة والمكلفة.
ويعد الاختبار صعباً أيضاً بالنسبة للمرضى الذين تظهر عليهم الأعراض بالفعل، ويواجهون صعوبة في الحركة، وكذلك أولئك الذين ليس لديهم إمكانية الوصول المبكر إلى المستشفيات المحلية أو المرافق الطبية.
كشف عن العلامات الحيوية للمرض
وينجم مرض ألزهايمر عن تراكم وتجمع بروتينات سامة هي "ببتيدات الأميلويد" وجسيمات "تاو"، لذا، طور الباحثون اختباراً قادراً على الكشف عن أميلويد بيتا وببتيدات تاو، وهي المؤشرات الحيوية لمرض ألزهايمر، وبروتينات ألفا سينوكلين، العلامة الحيوية لمرض باركنسون؛ دون تدخل جراحي، وتحديداً من اللعاب والبول.
كما أراد الباحثون الاعتماد على الكشف الكهربائي بدلاً من الكشف الكيميائي، لأنه يعتقد أنه أسهل في التنفيذ وأكثر دقة، وكذلك، بناء جهاز يمكنه نقل نتائج الاختبار لاسلكياً إلى عائلة المريض والأطباء.
ولتحقيق تلك الرؤية؛ طور الباحثون جهازاً تم استخدامه خلال جائحة كورونا للكشف عن البروتينات الشوكية لفيروس كورونا المستجد.
ويحتوي الجهاز على شريحة ترانزستور عالية الحساسية تتكون من طبقة جرافين يبلغ سمكها ذرة واحدة وثلاثة أقطاب كهربائية؛ اثنان منها متصلان بالأقطاب الموجبة والسالبة للبطارية لعمل تدفق تيار كهربائي، والثالث للتحكم في كمية تدفق التيار.
ويتم توصيل شريط من الحمض النووي للمريض بقطب البوابة، والذي يعمل بمثابة مسبار يرتبط بشكل خاص إما ببروتينات أميلويد بيتا أو تاو أو سينوكلين.
ويؤدي ربط هذه البروتينات مع مسبار الحمض النووي الخاص بها، والذي يسمى "الأبتمر" إلى تغيير كمية تدفق التيار بين قطبي الجهاز.
ويُعد التغيير في هذا التيار، أو في الجهد الكهربائي الإشارة المستخدمة للكشف عن المؤشرات الحيوية المحددة، مثل البروتينات السامة التي تتواجد في جسم مرضى ألزهايمر وباركنسون.
"نتيجة موثوقة"
واختبر فريق البحث الجهاز باستخدام بروتينات الأميلويد المشتقة من الدماغ من مرضى ألزهايمر ومرض باركنسون المتوفين.
وأظهرت التجارب أن أجهزة الاستشعار الحيوية كانت قادرة على اكتشاف المؤشرات الحيوية المحددة لكلتا الحالتين بدقة كبيرة، على قدم المساواة مع أحدث الأساليب الحالية.
ويعمل الجهاز أيضاً بتركيزات منخفضة للغاية، مما يعني أنه يحتاج إلى كميات صغيرة للعينات، تصل إلى بضعة ميكروليترات فقط.
وبالإضافة إلى ذلك، أظهرت الاختبارات أن أداء الجهاز كان جيداً حتى عندما كانت العينات التي تم تحليلها تحتوي على بروتينات أخرى.
وكان اكتشاف بروتينات تاو أكثر صعوبة. ولكن نظراً لأن الجهاز ينظر إلى ثلاثة مؤشرات حيوية مختلفة، فيمكنه دمج النتائج من الثلاثة للوصول إلى نتيجة شاملة موثوقة.
تصنيفات
