نسل جدید نانو پروب‌های DNA برای‌شناسایی عوامل بیماری‌زا به دست پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس ساخته شد.
ساخت نسل جدید نانوپروب‌های DNA
نسل جدید نانو پروب‌های DNA برای‌شناسایی عوامل بیماری‌زا به دست پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس ساخته شد. از مدل طراحی شده می‌توان برای‌شناسایی انواع عوامل بیمارزا اعم از تشخیص و درمان سریع سرطان، مطالعه بنیادی برای ژنتیک، شناسایی انواع باکتری‌ها و ویروس‌های خطرناک انسانی، حیوانی، گیاهی و مواد غذایی در بیمارستان‌ها و کلینیک‌های تشخیصی و حوزه بیوتروریسم که نیاز به تشخیص سریع و آسان است، استفاده شود.
در روش‌های مرسوم قدیمی برای‌شناسایی باکتری Pseudomonas syringae از روش‌هایی بیوشیمیایی و سرولوژیکی استفاده می‌شد. اما به دلیل محدودیت‌های این روش، از جمله هزینه و وقت زیاد، بعد یک مدت طولانی قادر به‌شناسایی تمام گونه‌های این باکتری نبود و نتایج منفی زیادی را شامل می‌شد. از طرفی در طول چند سال گذشته، روش‌های مولکولی، عمدتا بر اساس روش PCR است که بعد از استخراج اسیدهای نوکلئیک از نمونه‌ها، نانوبیوحسگرها با تغییر بازهای اولیگونکلئوتید و تولید سیگنال‌های الکتریکی مفید برای تشخیص سریع، آسان و ارزان در پاتوژن‌های انسانی، حیوانی و گیاهی، ضمن سریع، کم حجم و ساده کردن تشخیص، امکان اتوماتیک کردن سیستم به صورت میکروتراشه را نیز ایجاد می‌کنند. می‌توان از نانوذرات طلا که خصوصیات فیزیکی و نوری خاصی بعد از متراکم شدن به‌وسیله‌ی ژنوم باکتری از خود نشان دهد، در هنگام اتصال آن با اولیگو نوکلئوتید‌های خاص به عنوان‌شناساگر استفاده کرد.
شناسایی پروب‌های هوشمند متصل به نانو ذرات طلا از روی قطعه بزرگتر
در این تحقیقات نسل جدید نانو پروب‌های DNA برای‌شناسایی عوامل بیماری زایی معرفی شدند. اکبر واثقی فارغ التحصیل رشته بیوتکنولوژی دانشگاه تربیت مدرس در این رابطه با این تحقیقات گفت: «ما در این پروژه سعی کردیم نوع خاصی از پروب‌های نانویی را گسترش بدهیم. برای همین از نوعی باکتری گیاهی استفاده کردیم. هدف اصلی ما استفاده از DNA به عنوان بیوبارکد که برای تمام موجوادت و بیمارها دارای اختصاصیت خاصی است، استفاده کنیم.»
وی افزود: «ما در این تحقیقات از نوع خاصی از طراحی نانو پروب برای‌شناسایی هوشمند قطعه خاصی از ژنوم باکتری به عنوان مدلی برای مصارف بیوتکنولوژی و درمانی استفاده کردیم. این نوع طراحی برای‌شناسایی جایگاه اختصاصی برای هیبریداسون از قطعه بزرگتر منحصر به فرد است. ما از این روش و مدل طراحی می‌توانیم برای‌شناسایی انواع عوامل بیمارزا اعم از تشخیص و درمان سریع سرطان، مطالعه بنیادی برای ژنتیک، شناسایی انواع باکتری‌ها و ویروس‌های خطرناک انسانی، حیوانی، گیاهی و مواد غذایی در بیمارستان‌ها و کلینیک‌های تشخیصی و حوزه بیوتروریسم که نیاز به تشخیص سریع و آسان قبل ار اپیدمی شدن در کل منطقه و یا کشور است، استفاده کنیم.»
این تحقیقات در مراحل گوناگونی انجام پذیرفته است. در مرحله اول محققان این طرح به‌شناسایی ژن اختصاصی پرداخته‌اند که واثقی در اینباره گفت: «بعد از آنالیز ژنوم باکتری و‌شناسایی ژن hrcV شروع به طراحی محل اتصال قطعات به عنوان بیوبارکدهای بیوکولوژیکی با استفاده از نرم افزارهای بیوانفورماتیک کردیم و نقاط حفاظت شده خاصی را برای متراکم‌سازی و‌شناسایی جایگاه اختصاصی پروب‌های DNA متصل به نانوذرات طلا با قطر ۱۳ نانومتر‌شناسایی کردیم.»
در مرحله بعد این تحقیقات تکثیر قطعه ژن و هیبریداسیون صورت گرفت و با تکثیر قطعه به طول ۴۴۰ باز، پروب‌های متصل به نانوذرات طلا را به آن اضافه کرده و تغییر رنگ مشاهده گردید. این تغییر رنگ از قرمز به آبی نشان دهنده‌شناسایی وهیبریداسیون پروب‌های DNA متصل به نانوذرات طلا با ژن تکثیر یافته است. وقتی پروب‌ها جایگاه خود را‌شناسایی کردند، بر اساس قوانین کوانتومی نانوذرات طلا تغییر رنگ دادند که بدون هیچ دستگاه خاصی و به‌صورت چشمی قابل رؤیت است. این خصوصیت از مزایای این نانوذرات است.
واثقی افزود: «ما با استفاده از این نوع طراحی توانسیتم ۲۴ از ۲۶ پاتوار گونه باکتری Pseudomonas syringae را با اختصاصیت بالای ۹۵ درصد کمتر از یک روز و با حساسیت ۱۵ نانو گرم‌شناسایی کنیم. این اختصاصیت و حساسیت قابل مقایسه با روش‌های دیگر نیست.»
این روش بسیار ساده ودر عین حال دارای اختصایت و حساسیت بالا نسبت به روش‌های بیوشیمایی و مولکولی است. به‌طوری که با تکثیر قطعات، تشخیص با اختصاصیت بالایی صورت می‌گیرد. در مقایسه با روش بیوشیمایی که با تست‌های زیاد و گران قیمت صورت می‌گیرد اما بعد از صرف وقت زیاد قادر به‌شناسایی و تفکیک گونه‌ها با هم نبوده و تمام گونه‌ها را شامل نمی‌گردد.
نتایج این کار تحقیقاتی که به دست اکبرواثقی، پروفسور مجید صادقی زاده، دکتر ناصر صفایی و با همکاری بابک بخشی نژاد(دانشجوی دکتری ژنتیک) به همرا دکتر افشین محسنی فر از دانشگاه تربیت مدرس تهران صورت گرفته است، در مجله Sensors and Actuators B: Chemical (جلد ۱۸۱، ماه می سال ۲۰۱۳) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن کامل مقاله را در صفحات ۶۴۴ الی ۶۵۱ همین شماره مشاهده نمایند.
