إن الجرعة المنخفضة من التصوير المقطعي المحوسب، وهي التقنية المعيارية الذهبية لتشخيص سرطان الرئة في المجموعات المعرضة للخطر، قد خفضت الوفيات الناجمة عن سرطان الرئة بنسبة 20-25٪ في التجارب السريرية. ومع ذلك، يمكن أن يكون الوصول إلى تكنولوجيا الفحص هذه محدودًا في البيئات ضعيفة الموارد، مما يؤدي إلى ارتفاع معدل الوفيات بسرطان الرئة بشكل غير متناسب في هذه المناطق. باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) نأمل في معالجة هذا التفاوت في الكشف المبكر عن سرطان الرئة من خلال تطوير اختبار بسيط يعتمد على استنشاق أجهزة استشعار الجسيمات النانوية.
اختبار الفحص الجديد، الموصوف في علم السلف، عبارة عن منصة تشخيصية خالية من الإبرة تسمى PATROL والتي تدمج ثلاث وحدات: مستشعرات النانو القائمة على النشاط (ABNs)؛ وحدة استنشاق محمولة؛ ومقايسة التدفق الجانبي الورقية المتعددة (LFA).
تُصنع شبكات ABNs من جسيمات نانوية بوليمرية مقرونة بالمراسلين، مثل الباركود DNA الاصطناعي، عبر ركائز الببتيد. لتحديد مجموعة صغيرة من المجسات ذات القدرة التنبؤية العالية، قام الباحثون بفحص مكتبة من الببتيدات المرشحة التي تنقسم عند التعرض للبروتياز المرتبط بالسرطان. لقد اختاروا 20 ببتيدًا كمستشعرات نانوية محتملة وأجروا اختبارات على الفئران لتحديد مجموعة من أربعة ABNs من المحتمل أن تعطي نتائج تشخيصية دقيقة.
للخضوع لاختبار الفحص، يستنشق المريض ABNs، والتي يتم صياغتها في رذاذ بحجم ميكرون لتحسين الترسب في الرئتين. إذا واجهت أجهزة الاستشعار النانوية هذه مؤشرات حيوية للسرطان، مثل البروتياز المرتبط بسرطان الرئة، فسيتم فصل الباركود DNA من الجسيم وإطلاقه في الدورة الدموية، حيث يتركز في النهاية في البول. يمكن بعد ذلك اكتشاف هؤلاء المراسلين باستخدام اختبار البول المعتمد على LFA.
ولتحليل عينات البول بسرعة دون الحاجة إلى معدات معملية معقدة، قام الفريق بتطوير LFAs التي يمكنها تحديد الرموز الشريطية الأربعة المختلفة للحمض النووي على شريط ورقي واحد في درجة حرارة الغرفة. وبما أن أجهزة الاستشعار النانوية يتم توصيلها باستخدام البخاخات أو جهاز الاستنشاق المحمول، يمكن للمرضى إجراء اختبار PATROL ذاتيًا في المنزل.
"كنا حقًا ندفع بهذا الاختبار ليكون متاحًا في نقطة الرعاية في بيئة منخفضة الموارد، لذا كانت الفكرة هي عدم إجراء أي معالجة للعينات، وعدم القيام بأي تضخيم، فقط لنكون قادرين على وضع العينة مباشرة على الورق يقول أحد كبار المؤلفين: "واقرأها في 20 دقيقة". سانجيتا بهاتيا فى بيان صحفى.
ويشير الباحثون إلى أن باترول يمكن أن يكون له تأثير كبير بشكل خاص في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل التي لا تتوفر فيها أجهزة المسح المقطعي المحوسب على نطاق واسع. يضيف المؤلف الرئيسي المشارك: "كان هدفنا هو توفير طريقة يمكنها اكتشاف السرطان بدرجة عالية من الخصوصية والحساسية، وكذلك خفض عتبة إمكانية الوصول، لذلك نأمل أن نتمكن من تحسين التفاوت في الموارد وعدم المساواة في الكشف المبكر عن سرطان الرئة". تشيان تشونغ.
في الجسم الحي التقييم المناسبين
اختبر الباحثون ما إذا كانت أجهزة الاستشعار النانوية قادرة على اكتشاف سرطان الرئة لدى الفئران، حيث قاموا بفحص الحيوانات بعد 7.5 أسابيع من بدء تشكل الأورام (من المحتمل أن يرتبط ذلك بالمرحلة الأولى أو الثانية من السرطان لدى البشر). لاحظوا أنه في حين أن أجهزة الاستنشاق بالمساحيق الجافة توفر ترسيبًا فائقًا عميقًا في الرئة لدى البشر، إلا أنها تنشط عن طريق التنفس وغير مناسبة للقوارض. لذا، بدلًا من ذلك، وضعوا الفئران في برج استنشاق وعرّضوها لمستشعرات نانوية رذاذية.
بعد ساعتين من استنشاق ABN، جمع الباحثون عينات بول من الحيوانات وقاموا بقياس كمية المراسلين باستخدام قياس الطيف الكتلي. ووجدوا أن الركائز المعرضة للبيئة الدقيقة للورم تطرح رموز شريط الحمض النووي في الدورة الدموية، وأن الإشارات البولية الواردة من جميع المراسلين الأربعة تختلف بين الفئران الحاملة للورم والفئران السليمة. وقد أتاح استخدام الأساليب الخوارزمية غير الخاضعة للرقابة التمييز بين جميع الفئران الحاملة للورم ونظيراتها السليمة.
وخلصوا إلى أن ABNs القابلة للاستنشاق "تُظهر قوة قوية للكشف المبكر عن سرطان الرئة الغدي الأصلي في الفئران".
يستنشق والكشف
وأخيراً، اختبر الباحثون أداء منصة "استنشق واكتشف" باترول بالكامل. قاموا بتجميع ABNs المرمزة بالحمض النووي والتي يبلغ قطرها حوالي 15 نانومتر واستخدموا نفس نموذج فأر سرطان الرئة وتوصيل البخاخات للتحقق من صحة اكتشاف مراسل الحمض النووي البولي باستخدام LFA.
كشفت مقارنة تركيز البول لكل رمز شريطي عن اختلافات كبيرة في انقسام ثلاثة من المجسات المُبلغ عنها (ولكن ليس الرابع) بين الفئران السليمة والفئران الحاملة للسرطان. وأظهرت القراءات البولية المكتشفة باستخدام LFA نسب إشارة إلى ضوضاء مماثلة لقياسات التحليل الطيفي الشامل. ومرة أخرى، يمكن لخوارزميات التجميع غير الخاضعة للرقابة تصنيف جميع الفئران المصابة بسرطان الرئة في مرحلة مبكرة.
أظهر تحليل خاصية تشغيل المستقبِل (ROC) أن ثلاثة من المجسات تعمل كمصنفات فردية مختصة، حيث تبلغ المساحة الواقعة تحت قيم منحنى ROC (AUC) 0.82 و0.88 و0.85. أدى الجمع بين المجسات الأربعة إلى زيادة AUC إلى 0.93. مع خصوصية 100%، اكتشف LFA مراسلي الحمض النووي بحساسية تبلغ 75.2%، مقارنة بحساسية التصوير المقطعي المحوسب.
يزيد فحص سرطان الرئة من البقاء على قيد الحياة على المدى الطويل بشكل كبير
قام الفريق أيضًا بفحص ملف السلامة الخاص بـ ABNs القابلة للاستنشاق، ولم يلاحظ أي سمية عامة أو انسداد الأوعية الدموية في الفئران بعد سبعة أيام من إعطاء جرعة واحدة من ABNs عن طريق الإرذاذ.
وخلص الباحثون إلى أن "بشكل جماعي، يمتلك باترول إمكانات سريرية كبيرة ليس فقط لتحقيق الكشف الحساس والمحدد لسرطان الرئة في المراحل المبكرة ولكن أيضًا لتمكين النشر السهل في البيئات المحدودة الموارد". بعد ذلك، يخططون لتحليل عينات الخزعة البشرية لمعرفة ما إذا كانت لوحات الاستشعار يمكنها أيضًا اكتشاف السرطانات البشرية، ونأمل أن تتبعها تجارب سريرية على المرضى من البشر.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://physicsworld.com/a/inhalable-nanosensors-could-increase-access-to-lung-cancer-screening/
