بررسي تغييرات شيميايي DNA با فناوري‌نانو

محققان دانشکده‌ پزشکی دانشگاه جان هاپکینز در بالتیمور، آزمایش جدیدی را برای بررسی تغییرات شیمیایی "DNA " (که به آن متیلاسیون گفته می شود) ابداع کردند. در آینده می‌توان از این فناوری در تشخیص اولیه‌ی سرطان و برای ارزیابی پاسخ بیماران به سرطان‌درمانی استفاده کرد.
واسودیو بیلی، داوطلب PHD مهندسی زیست‌پزشکی در هاپکینز در این خصوص گفت: همزمان با واکنش متیلاسیون، ژن‌های سالم می‌توانند به‌طور ناگهانی خاموش یا روشن شده، بدون هیچ تغییری در توالی نهفته‌‌ "DNA "، منجر به ایجاد سرطان شوند. روش‌هایی که در حال حاضر در بررسی متیلاسیون استفاده می‌شود، اشکالات علمی دارند. PCR مخصوص متیلاسیون‌ ـ که توالی‌های اختصاصی "DNA " را طی تنها چند ساعت، میلیون‌ها برابر تکثیر می‌کند‌ ـ برای ردیابی مقادیر کوچکی از متیلاسیون به اندازه‌ی کافی حساس نیست و PCR بلادرنگ ـ که به دانشمندان اجازه می دهد تا افزایش در مقدار "DNA " بعد از تکثیر را ببینند ـ نیز باید چندین بار تکرار شود که آن هم بسیار پرهزینه خواهد بود.»به گفته‌ی او تست ابداعی دانشگاه هاپکینز، حساسیت و کارایی فناوری PCR را بیشتر می‌کند.
این تحقیق، در سومین همایش بین‌المللی مؤسسه‌ی سرطان آمریکا با عنوان Molecular Diagnostics in Cancer Therapeutic Development(که در تاریخ 22 الی 25 سپتامبر 2008 در فیلادلفیا برگزار شده بود) ارائه شد.
بیلی گفت: ردیابی متیلاسیون "DNA " اهمیت زیادی دارد؛ زیرا اثبات شده که تعداد وسیعی از ژن‌های سرکوب‌گر تومور هنگام متیلاسیون "DNA " غیر فعال می‌شوند، نه در جریان جهش‌ها. روش ما در بررسی متیلاسیون ابزاری ارزشمند و مقرون ‌به‌ صرفه‌ای را برای تشخیص زودهنگام سرطان، کنترل رفتار تومور و ارزیابی پاسخ تومور به سرطان درمانی‌های هدفمند، فراهم کرده‌است.
برای آزمایش این روش بیلی و هم‌دانشگاهی‌هایش قطعات "DNA " را با ترکیب شیمیایی سدیم بی‌سولفات مجاور کردند. این کار سیتوزین‌های(یکی از بازهای "DNA " )متیله‌نشده به‌صورت اتوماتیک به یوراسیل‌ها(یکی از بازهای ریبونوکلئیک اسید یا RNA، که به همراه "DNA " در سنتز پروتئین‌ها نقش دارند) تبدیل می‌شوند؛ این در حالی است که سیتوزین‌های متیله‌شده دست‌نخورده باقی می‌مانند.
پس از آن دانشمندانی از PCR همراه با پرایمرهای دارای برچسب، برای تکثیر کردن و برچسب زدن این قطعات "DNA " با ویتامین بیوتین استفاده کردند. در مرحله‌ی بعد آنها کوانتوم دات‌های(مولکول‌هایی با اندازه‌ی حدود یک‌میلیاردم متر دارای ویژگی‌های الکتریکی) پوشیده‌شده با پروتئین‌های استرپتاویدین را به نمونه‌ها اضافه کردند. قطعات متیله‌شده‌ی "DNA "که با بیوتین پوشانده شده‌اند، همانند نیروهای مغناطیسی، به استرپتاویدین موجود بر روی کوانتوم دات‌ها می‌چسبند، در حالی که متیلاسیون در "DNA " و کمیت آن را نشان می‌دهند.
این تست جدید به قدری حساس است که می‌تواند "DNA " متیله‌شده به مقدار 15 پیکوگرم را در حضور ده‌هزار برابر مقدار اضافی از توالی‌های کدکننده‌ی متیله‌نشده یا معادل پنج سلول را ردیابی کند. علاوه براین، آنها قابلیت ردیابی، فقط با هشت چرخه‌ی PCR از خود نشان دادند. Yi Zhang ، یکی از داوطلبان Ph.D در دانشگاه پزشکی هاپکینز، در همکاری با هم‌دانشگاهیانش، با استفاده از نمونه‌های خیلی کوچک(با میانگین 800 میلیاردیوم یک لیتر در هر واکنش و با نمونه‌ها و معرف‌های کمتر از 2 درصد از آزمایش‌های معمول ) و استفاده از یک سیستم جدید Lab – On –Chip قادر به دیدن نتایج بودند. این سیستم به محققان اجازه می‌دهد تا حداقل کار با دست را برای بررسی نمونه‌ها داشته باشند، همچنین امکان پردازش و تحلیل همزمان چندین نمونه را فراهم می‌سازد. این محققان موقتاً دارای پتنت موقتی برای این تست هستند.
در تجربه‌ دیگر، محققان از فناوری ردیابی دقیق متیلاسیون در ژن ASC/TMS1 (که مرگ برنامه‌ریزی‌شده‌ی سلول را ترتیب می‌دهد) با غلظت‌های پایینی از "DNA " گرفته‌شده از بزاق انسان، استفاده کردند. این کار با مراحل معدود و چرخه‌ی PCR کمتر انجام شد. دانشمندان همچنین از این تست برای تعیین مقدار برگشت متیلاسیون در نمونه‌های مایع مغز استخوان گرفته‌شده از بیماران دارای سندرم مییلودیسپلاستی ـ اختلالی که در آن سلول‌های مغز استخوان عملکرد طبیعی ندارند ـ قبل و بعد از درمان با دارو، استفاده کردند.
بیلی گفت: این تست جدید به دانشمندان اجازه می‌دهد تا متیلاسیون چندین ژن را در آن واحد ردیابی و ی "DNA " متیله‌شده و متیله‌نشده را همزمان مشاهده کنند. این روش همچنین درصد متیلاسیون را در هر زمانی مشخص می‌کند.

(0) نظر

دسته ها : فن آوری

يکشنبه 1387/12/18 11:39