ابزار جدید در نظارت درمان سرطان

ابزاری مینیاتوری در دانشگاه مونترال در کمتر از یک دقیقه، می‌تواند خون بیمار را برای اندازه‌گیری مقدار متوترکسات methotrexate،آزمایش کند. این ابزار در مقیاس نانو، به همان اندازه دقیق و ده برابر ارزانتر از دستگاهی است که در‌حال‌حاضر در بیمارستان‌ها استفاده می‌شود و دارای یک سامانه‌ی بصری است که می‌تواند به سرعت دوز درمانی متوترکسات مورد نیاز بیمار را اندازه بگیرد.

درعین‌حال اثرات نامطلوب دارو را به حداقل می‌رساند. این پژوهش با سرپرستی ژان‌ فرانسوا ماسون و  ژوئل پلِتیه از دانشکده‌ی شیمی دانشگاه ‌تولوز فرانسه انجام گرفت.

متوترکسات، طی سال‌های متمادی، به‌خاطر قابلیتش برای بلوکه کردن آنزیم دی‌هیدروفولات ردوکتاز(Dihydrofolate reductase(DHFR، جهت درمان بعضی سرطان‌ها‌ مورد استفاده قرار گرفته است. این آنزیم در سنتز صورت ابتدایی DNA، فعال است و بنابراین به تکثیر سلول‌های سرطانی کمک می‌کند. ماسون توضیح می‌دهد: «متوترکسات در عین موثر‌بودن، به‌شدت سمی است و می‌تواند به سلول‌های سالم بیماران آسیب برساند، بنابراین اهمیت نظارت دقیق بر غلظت دارو در سرم افراد تحت معالجه برای تنظیم میزان دوز دارو، روشن است».

تاکنون، این‌کار در بیمارستان‌ها با وسیله‌ای انجام می‌گرفت که از زیست‌سنج‌های فلورسنتی fluorescent bioassays برای اندازه‌گیری پولاریزاسون نوریِ تولید شده از نمونه‌ی دارو، استفاده می‌کرد. ماسون می‌گوید: «عملکرد وسیله‌ی فعلی به‌خاطر نمونه‌های بسیاری که نیاز به دستکاری و تنظیم دارند، نیازمند پرسنل مجرب است، پرزحمت بوده و هزینه‌های زیادی را در بردارد».

ذرات طلایی نانو روی سطح این نوار گیرنده، رنگ نور شناسایی‌شده توسط دستگاه اصلاح می‌کند. رنگ ثبت شده، غلظت دقیق دارو را در نمونه‌ی خون منعکس می‌کند.(تایید توسط دانشگاه مونترال).

ژوئل پلِتیه، متخصص آنزیم DHFR و ژان فرانسوا ماسون کارشناس در طراحی دستگاه‌های زیست‌پزشکی، شش سال قبل بررسی کردند که چگونه می‌توان اندازه‌گیری غلظت متوترکسات در خون بیماران را سهولت بخشید.

ذرات طلایی نانو بر سطح ظرف، رنگ نور ثبت شده توسط دستگاه را تغییر می‌دهد. رنگ ثبت‌شده، غلظت دقیق دارو را در نمونه‌ی خون منعکس می‌کند. آنها در طی مراحل تحقیقاتشان، یک ابزار مینیاتوری را ابداع و تولید کردند که با تشدید پلاسمون سطحی (surface plasmon resonance (SPR، کار می‌کند. این ابزار تقریباً، غلظت خونی متوترکسات را از طریق ذرات طلایی نانو روی سطح سلول اندازه می‌گیرد. در «رقابت» با متوترکسات برای بلوکه کردن آنزیم، DHFR ذرات طلایی نانو، رنگ نور ثبت‌شده توسط دستگاه را تغییر می‌دهد و رنگ نور ثبت‌شده، غلظت دقیق دارو را در نمونه‌ی خون شناسایی می‌کند.

دقت اندازه‌‌گیری‌ها توسط این ابزار جدید، با اندازه‌هایی که توسط دستگاهی در بیمارستان مزون رُزمونت در مونترال کانادا به‌دست می‌آید، مقایسه شدند. ماسون می‌گوید: «آزمایش قطعی بود: نه تنها اندازه‌گیری‌ها دقیق بودند، بلکه ابزار ما، درمقایسه با 30‌دقیقه وقتی که دستگاه‌های فعلی لازم دارند، برای ارائه‌ی نتیجه کمتر از 60 ثانیه وقت گرفت». علاوه‌‌بر‌این، آزمایش‌های تطبیقی توسط تکنیسین‌های آزمایشگاهی که تجربه‌ای با SPR نداشتند، انجام گرفت، آنها در اجرا با ابزار جدید، با به‌دست‌آوردن همان نتایج قطعی که ماسون و گروه تحقیقاتی‌اش داشتند، با مشکل جدی روبرو نشدند.

علاوه‌بر تولید نتایج در زمان واقعی، ابزار طراحی شده توسط ماسون، کوچک و قابل‌حمل است و نیاز به دستکاری کمی در نمونه‌ها دارد. او می‌گوید: «می‌توانیم پیش‌بینی کنیم که در آینده‌ای نه چندان دور، این وسیله در مطب‌های پزشکان یا حتی در کنار تخت بیمار قرار بگیرد، جایی که بیماران دوزهای اختصاصی و مؤثر را درحالی دریافت می‌کنند که خطر عوارض دارو به حداقل رسیده است». فایده‌ی دیگر و قابل ملاحظه‌‌ی آن: «درحالی‌که تجهیزات رایج، نیازمند حدود 100،000 دلار سرمایه‌گذاری است، ابزار جدید احتمالاً می‌تواند 10،000 دلار، یعنی ده برابر کمتر هزینه در برداشته باشد».