آشکارسازی پروتئین‌ها با نانوزیست‌حسگر و تشخیص سرطان

پژوهشگرانی از کالج بوستون کشف کردند که یک خوشه از نانولوله‌های کربنی که با لایه نازکی از پلیمر تشخیص‌دهنده- پروتئین‌ پوشانده شده است، می‌توانند به مانند نانوزیست‌حسگری عمل کند که قادر به استفاده از سیگنال‌های الکتروشیمیایی در آشکارسازی مقادیر بسیار اندکی از پروتئین می‌باشد. این زیست‌حسگر جدید می‌تواند یک ابزار تشخیصی جدید و حیاتی برای آشکارسازی سرطان و سایر بیماری‌ها باشد.

پژوهشگرانی از کالج بوستون کشف کردند که یک
خوشه از نانولوله‌های کربنی که با لایه نازکی از پلیمر تشخیص‌دهنده-
پروتئین‌ پوشانده شده است، می‌توانند به مانند نانوزیست‌حسگری عمل کند که
قادر به استفاده از سیگنال‌های الکتروشیمیایی در آشکارسازی مقادیر بسیار
اندکی از پروتئین می‌باشد. این زیست‌حسگر جدید می‌تواند یک ابزار تشخیصی
جدید و حیاتی برای آشکارسازی سرطان و سایر بیماری‌ها باشد.

آنها نشان دادند که این زیست‌حسگر نانولوله‌ای قادر به آشکارسازی فریتین
انسانی، پروتئین اصلی ذخیره‌کننده آهن در سلول‌ها، و اونکوپروتئین E7، که
از پاپیلوماویروس (papillomavirus) انسانی مشتق می‌شود، می‌باشد. طبق اظهار
این محققان، انجام آزمایش‌های بیشتر با کالمودولین نشان داد که چنین حسگری
قادر به تمایز بین شکل‌های مختلف پروتئین‌ها نیز می‌باشد.

 

 
 
با کمک روش‌های نشان‌گذاری مولکولی نشان
داده شده است که ساختارهای پلیمری می‌توانند در توسعه حسگرهایی که قادر به
تشخیص ترکیبات آلی معینی هستند، مورد استفاده قرار گیرند؛ ولی تشخیص
پروتئین‌ها مشکلات و چالشهایی دارد. اکنون توماس چیلز و همکارانش جهت تشخیص
پروتئین‌ها با دقت زیر پیکوگرم در لیتر، از آرایه‌هایی از نانولوله‌های
کربنی روکش‌داده شده با پوششی از یک پلیمر عایق، استفاده کرده‌اند.

قسمت اصلی کار این حسگر به نشان‌گذاری مولکول‌های پروتئینی در داخل پوشش
پلیمری عایق مربوط می‌شود. از آنجایی که چنین نشان‌گذاری باعث کاهش ضخامت
پوشش می‌شود، این نواحی از پلیمر هنگامی که با بارهای الکتریکی ذاتی
پروتئین‌ها و محلول نمکی یونیزه شده تماس پیدا می‌کنند، مقاومت ظاهری
الکتریکی کمتری نسبت به سایر قسمت‌های پلیمر عایق از خود نشان می‌دهند.
هنگامی که یک مولکول پروتئین در داخل تصویر آینه‌ای خود می‌افتد باعث پرشدن
فضای خای عایق می‌گردد و به نانولوله‌ها اجازه ثبت یک تغییر مقاومت ظاهری
الکتریکی و در نتیجه تولید سیگنالی که نشان‌دهنده حضور پروتئین است، می‌دهد.

با کمک این روش پروتئین‌ها به جای اینکه روزها یا هفته‌ها تحت تحلیل
آزمایشگاهی قرار گیرند، می‌توانند در زمان واقعی شناسایی شوند. این به
معنای آن است که روش نشان‌گذاری مولکولی می‌تواند راه را به سوی ساخت زیست‌حسگرهایی
که قادر هستند پاپیلوماویروس و یا سایر ویروس‌های انسانی را هفته‌ها زودتر
از سایر روش‌های تشخیصی امروزی آشکارسازی نمایند، هموار کند. به جای جستجوی
پادتن HPV یا پاسخ‌های ایمنی سلولی بعد از عفونت اولیه، این حسگرهای
نانولوله‌ای می‌توانند به طور مستقیم پروتئین HPV را رهگیری کنند. بعلاوه،
در این روش آشکارسازی الکتروشیمیایی آزاد از برچسب‌گذاری، نیاز به هیچگونه
علامت‌گذار شیمیایی نمی‌باشد.

نتایج این تحقیق در مجله‌ی Nature Nanotechnology منتشر شده است.