محققان دانشگاه بوعلی‌سینا همدان با استفاده از زیست‌حسگر مبتنی بر نانوکامپوزیت سه‌گانه PANi-RGO-GNPs و با بهره‌گیری از ژن DYS14 در پلاسمای خون زنان باردار در هفته‌های ۷ تا ۹ بارداری موفق به تشخیص جنسیت جنین شدند. از این طریق با غربالگری مادران باردار که احتمال تولد نوزاد با بیماری‌های وابسته به جنس دارند، ضمن کاهش زمان تشخیص بیماری، احتمال درمان و کنترل بیماری‌های مادرزادی افزایش می‌یابد.
دانشگاه بوعلی‌سینا همدان: بهینه‌سازی روش تشخیص جنسیت نوزاد با زیست‌حسگر نانویی
مهدی مالمیر دانش‌آموخته دکترای دانشگاه بوعلی‌سینا همدان درباره لزوم انجام این طرح و اهداف دنبال‌شده آن گفت: «با استفاده از نتایج این طرح می‌توان در سریع‌ترین زمان ممکن و با کمترین هزینه و اثرات سوء و دقیق‌ترین روش، وجود کروموزوم Y در خون مادر باردار را تشخیص داد و از این طریق با غربالگری مادران باردار که احتمال تولد نوزاد با بیماری‌های وابسته به جنس دارند، ضمن کاهش زمان تشخیص بیماری، احتمال درمان و کنترل بیماری‌های مادرزادی افزایش و به طبع آن استرس و مشکلات جسمی و روانی مادر و هزینه‌های تحمیلی بر سیستم درمانی کشور کاهش می‌یابد.»
در این طرح با تشخیص ژن DYS14 با استفاده از الکترود Apt/PANi-RGO-GNPs/Au که بخشی از ژنوم کروموزوم Y می‌باشد در پلاسمای خون مادران باردار، به تشخیص جنسیت جنین پرداخته شد تا در جهت کنترل سلامت مادران و نوزادان ایشان اقدام شود.
وی در ادامه گفت: «در این پژوهش با کنترل برخی ژن‌های ویژه بر روی کروموزوم Y و با اندازه‌گیری آن در خون مادر باردار به روش الکتروشیمیایی، به تعیین جنسیت جنین پرداخته شد. به طوری که با اتصال توالی ویژه‌ای از نوکلئوتیدهای DNA بر سطح الکترود اصلاح‌شده با نانوکامپوزیت سه‌گانه پلی‌آنیلین-گرافن اکساید کاهش‌یافته نانوذرات طلا به صورت یک‌رشته‌ای و قراردادن الکترود اصلاح‌شده در محلول حاوی DNA دارای توالی متقابل آن و از طریق اتصال توالی هدف با توالی سطح الکترود، اختلاف پتانسیل الکتریکی در سطح الکترود نسبت به حالت اولیه ایجاد می‌شود که از طریق دریافت این علائم و تقویت آنها می‌توان به وجود توالی هدف در محلول پی برد. از جمله راه‌کار‌های مطالعاتی در این مورد می‌توان به ولتامتری موج مربعی و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی اشاره کرد.»
پژوهشگر دانشگاه بوعلی‌سینا درباره قابلیت تجاری‌شدن این طرح گفت: «از طریق ساخت کیت مخصوص و همچنین استفاده از نانوزیست حسگر DNA ساخته‌شده در آزمایشگاه‌های تشخیص طبی کشور و بیمارستان‌ها، این طرح پژوهشی قابلیت تجاری‌شدن دارد. این تحقیق در مرحله آزمایشگاهی است، البته تحقیقات مربوط به تکثیر تجاری آن با طراحی یک الگوی مبتنی بر الکترود گرافیت به عنوان بستر تا حدودی انجام شده است. مهم‌ترین برنامه، تجاری‌سازی و تکثیر انبوه حسگر ساخته‌شده است. اما از آنجا که گروه تحقیقاتی ما موفق به ساخت یک الگو برای ساخت این حسگر شده است، با تغییر توالی موردنظر که بر سطح الکترود متصل می‌شود، می‌توان در تشخیص دیگر موارد از جمله باکتری‌ها و ویروس‌ها مثل کرونا ویروس قدم برداشت.»
مهم‌ترین هدفی که در این پژوهش محقق شد کاهش زمان و هزینه انجام تست‌های غربالگری بود. البته در صورت تکثیر تجاری، از نظر هزینه انجام نسبت به تست رایج PCR بسیار ارزان‌تر خواهد بود. همچنین کاهش اثرات روانی که در نمونه‌گیری‌های تهاجمی دیگر روش‌ها وجود داشت نیز از نتایج قابل توجه این روش است.
این محقق درباره سازوکار اثر استفاده از فناوری نانو در این پژوهش گفت: « استفاده از صفحات گرافن اکساید کاهش‌یافته که بر سطح آن پلی آنیلین و نانوذرات طلا به صورت الکتروشیمیایی و در مقیاس نانو نشانده شده است، موجب افزایش سطح بسیار در کنار رسانایی بالا شد و اثرات هم‌افزایی پلیمر رسانای پلی‌آنیلین و نانوذرات طلا بر سطح لایه‌های گرافن اکساید کاهش‌یافته منجر به انتقالات الکترونی سریع و افزایش سیگنال تشخیص شد. البته لایه مضاعف نانوذرات طلا بر سطح نانوکامپوزیت سه‌گانه گفته‌شده نباید فراموش شود.»
از آنجا که با انجام این طرح پژوهشی یک زیرساخت برای تهیه این‌گونه زیست‌حسگرها پیشنهاد شد، در ادامه با قراردادن توالی‌های مختلف می‌توان در راستای تشخیص بیماری‌های متفاوتی اقدام کرد. بنابراین تازه شروع ماجراست!
این مقاله به‌عنوان بخشی از پژوهش دوره دکتری مهدی مالمیر با راهنمایی دکتر جلال ارجمندی استاد شیمی‌فیزیک در دانشگاه بوعلی‌سینا و مشاوره دکتر ابوالفضل غفوری خسروشاهی استادیار داروسازی هسته‌ای و دکتر محمدرضا مرادی دکترای ژنتیک مولکولی از پژوهشگران دانشگاه علوم پزشکی ابن‌سینا همدان و محققی از دانشگاه شانشی چین با عنوان Label-free E-DNA biosensor based on PANi-RGO-G*NPs for detection of cell-free fetal DNA in maternal blood and fetal gender determination in early pregnancy در مجله BIOSENSORS & BIOELECTRONICS به چاپ رسیده است.
