توسعه حسگر فلورسانس نوین برای تشخیص زودهنگام پارکینسون

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، گروهی از پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس، علوم پزشکی کرمانشاه و دانشگاه پالاتسکی جمهوری چک، موفق شدند سامانه حسگر فلورسانس نوینی را توسعه دهند که می‌تواند گام مهمی در مسیر تشخیص زودهنگام بیماری پارکینسون باشد.

 این حسگر توسعه‌یافته بر پایه آرایه‌ای از سه نوع نقاط کوانتومی کربنی (CQDs) با گروه‌های عاملی سطحی متفاوت ساخته شده است. هر یک از این نقاط کوانتومی، در مواجهه با مولکول هدف، واکنش فلورسانسی متمایزی از خود نشان می‌دهند. این تغییرات شامل افزایش یا کاهش شدت فلورسانس و یا تغییر در طول موج نشر است. در مجموع، این تغییرات یک الگوی خاص یا اثرانگشت نوری برای مولکول هدف ایجاد می‌کند.

در این مطالعه، سه نوع نقاط کوانتومی کربنی شامل NH₂-CQD، L-Trp-CQD و D-Trp-CQD مورد استفاده قرار گرفت. ترکیب این سه عنصر، امکان ایجاد یک آرایه حسگر سه‌جزئی را فراهم کرد که توانست به‌خوبی الیگومر‌های α-Syn را از سایر اشکال آن (تک‌مولکولی یا فیبریلاری) و همچنین از دیگر پروتئین‌های متداول مانند انسولین، لیزوزیوم و آلبومین گاوی متمایز کند.

پاسخ‌های فلورسانسی به‌دست‌آمده از آرایه حسگر با استفاده از روش آماری NPLS-DA تحلیل شدند. نتایج نشان داد که سامانه توانست تمامی گونه‌های پروتئینی مورد آزمایش را با دقت بالا از یکدیگر تفکیک کند. علاوه بر این، حسگر توانست حضور الیگومر‌های α-Syn را در بازه غلظتی ۰٫۵ تا ۳۲ میکروگرم بر میلی‌لیتر شناسایی کند. حد تشخیص (LOD) این سامانه در محیط آبی به ۰٫۵ میکروگرم بر میلی‌لیتر و در محیط بزاق به ۰٫۳ میکروگرم بر میلی‌لیتر رسید.

دقت متقابل‌سنجی سامانه نیز به حدود ۹۲ درصد در محیط آبی دست یافت که نشان‌دهنده حساسیت و اختصاصیت بالای این فناوری است. نکته قابل‌توجه این بود که حسگر توانست در شرایط پیچیده بزاق انسانی نیز عملکرد قابل اعتمادی داشته باشد؛ عاملی که آن را به گزینه‌ای عملی برای کاربرد‌های کلینیکی تبدیل می‌کند.

یکی از ویژگی‌های برجسته این سامانه آن است که بدون نیاز به برچسب‌زنی یا استفاده از مواد شیمیایی اضافی عمل می‌کند. در روش‌های متداول، معمولاً برای شناسایی مولکول‌ها نیاز به برچسب‌های فلورسانس یا رنگ‌های خاص است که می‌تواند هزینه‌بر و زمان‌بر باشد. در مقابل، این سامانه با تکیه بر پاسخ طبیعی نقاط کوانتومی‌ها به حضور پروتئین هدف، فرآیند را ساده‌تر، ارزان‌تر و سریع‌تر کرده است.

همچنین قابلیت تشخیص کمّی و کیفی این حسگر، آن را به ابزاری ارزشمند برای ردیابی تغییرات سطح α-Syn در مراحل مختلف بیماری تبدیل می‌کند. با توجه به اینکه بیماری پارکینسون اغلب زمانی تشخیص داده می‌شود که علائم حرکتی آشکار شده‌اند و سلول‌های عصبی به میزان زیادی تخریب شده‌اند، وجود یک ابزار ساده برای شناسایی زودهنگام، اهمیت حیاتی دارد.

الیگومر‌های آلفا-سینوکلئین به‌عنوان یکی از مکانیسم‌های کلیدی بروز پارکینسون شناخته می‌شوند. حضور این پروتئین‌ها در بزاق، یک فرصت مهم برای توسعه آزمون‌های غیرتهاجمی فراهم کرده است.

سامانه حسگری توسعه‌یافته نه‌تنها قادر است این نشانگر را در محیط ساده آزمایشگاهی شناسایی کند، بلکه در بزاق واقعی نیز عملکرد موفقی داشته است. این امر راه را برای طراحی کیت‌های تشخیصی ساده و کم‌هزینه باز می‌کند که بتوانند در کلینیک‌ها یا حتی در غربالگری‌های عمومی مورد استفاده قرار گیرند.

پژوهشگران تأکید کرده‌اند که این فناوری هنوز در مراحل اولیه توسعه است و برای رسیدن به مرحله کاربرد بالینی نیازمند مطالعات گسترده‌تر با نمونه‌های انسانی بیشتر و متنوع‌تر خواهد بود. با این حال، نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که نقاط کوانتومی کربنی می‌توانند نقش محوری در آینده روش‌های تشخیصی بیماری‌های عصبی ایفا کنند.

مطالعه مشترک دانشگاه تربیت مدرس، دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه و دانشگاه پالاتسکی نشان داد که استفاده از یک آرایه فلورسانس ساده شامل سه نوع نقاط کوانتومی کربنی می‌تواند ابزاری حساس، دقیق، ارزان و بدون نیاز به برچسب‌زنی برای شناسایی الیگومر‌های α-Syn در بزاق باشد. دستیابی به حد تشخیص بسیار پایین و دقت بالای ۹۰ درصد در تمایز گونه‌های پروتئینی مختلف، بیانگر ظرفیت عظیم این فناوری برای توسعه پلتفرم‌های تشخیصی آینده است.

 این دستاورد می‌تواند چشم‌اندازی نو در حوزه پزشکی تشخیصی و نورولوژی ایجاد کند و امید تازه‌ای برای شناسایی زودهنگام بیماری پارکینسون به همراه داشته باشد؛ بیماری‌ای که تاکنون راهکار‌های تشخیصی سریع، غیرتهاجمی و قابل‌اعتماد برای آن بسیار محدود بوده است.