در دنیای در حال تحول پزشکی دقیق، نیاز به روش‌هایی است که می‌توانند زیست مولکول‌ها را با دقت عالی اندازه‌گیری کنند. با علم به این موضوع، یان زو از دانشکده مهندسی دانشگاه متروپولیتن اوزاکا و تیم تحقیقاتی بین‌المللی وی در این راستا قدم بزرگی برداشته‌اند.
ابزاری که پروتئین‌های منفرد را شناسایی و مطالعه می‌کند
آنها یک دستگاه نانوفلوئیدی نوآورانه ایجاد کرده‌اند که قادر به ضبط پروتئین‌های منفرد به صورت تصادفی و تشخیص آنها به صورت دیجیتالی در غلظت‌های طبیعی بالای‌شان است. این موفقیت به‌طور بالقوه می‌تواند پایه و اساس آینده پیشگیری و درمان بیماری شخصی باشد.
پزشکی دقیق به دنبال ترکیب پیشگیری و راهبردهای درمانی مبتنی بر داده‌های ژنتیکی فردی، عوامل محیطی، سبک زندگی و سایر عوامل تعیین‌کننده است. برای تلفیق این موارد با هم، لازم است که اندازه‌گیری دقیق زیست مولکول‌ها مانند ژن‌ها و پروتئین‌ها در سلول‌های منفرد انجام شود. با این حال، تاکنون، هیچ ابزاری وجود ندارد که بتواند همزمان حجم کوچک محتوای یک سلول واحد را اندازه‌گیری کند، جایی که به طور معمول غلظت‌ها در حد پیکولولیتر بوده و سنجش بیومولکول‌ها در محیط‌های سلولی با غلظت بالا دشوار است.
این دستگاه به نام نانوآرایه اپتامر نانوسیالی ( NANa) نام‌گذاری شده است، یک تراشه مبتنی بر نانوکانال است که برای سنجش دیجیتالی مولکول‌های منفرد در یک نمونه با حجم اولتراسمال معادل یک سلول واحد طراحی شده است. با استفاده از آنتی‌بادی‌های مصنوعی معروف به آپتامرها، نانا می‌تواند مولکول‌های منفرد پروتئین‌های هدف را به صورت تصادفی ضبط کرده و به صورت دیجیتالی حتی در نمونه‌های با غلظت بالا تشخیص دهد. این آپتامرها، که به مولکول‌های خاص متصل می‌شوند، در نانوکانال‌های دستگاه جمع می‌شوند.
محققان قصد دارند پیاده‌سازی عملی این فناوری را با نمونه‌های سلول واقعی انجام دهند، داده‌های اندازه‌گیری شده را دیجیتالی کنند و به بررسی پتانسیل ادغام فناوری تشخیص تصویر مبتنی بر AI و داده‌های بزرگ بیولوژیکی با این فناوری بپردازند.
پروفسور زو توضیح داد: «انسان‌ها ارگانیسم‌های پیچیده‌ای دارند که از تعداد زیادی سلول تشکیل شده است. ما امیدواریم که نانا، که اطلاعات مربوط به تعداد مولکول‌های زیستی موجود در سلول‌های منفرد را دیجیتالی می‌کند و به عنوان پلی بین علم زیست‌شناسی و فناوری اطلاعات خدمت کند و در آینده راه را برای پزشکی دقیق هموار نماید.»
