- طور الباحثون مستشعرًا حيويًا جديدًا يمكنه اكتشاف التغيرات الهيكلية في البروتينات التي تشير إلى حالات التنكس العصبي ، مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون.
- يمكن أن يساعد المستشعر في التشخيص المبكر لمختلف الحالات ويساعد في تخصيص خيارات العلاج.
- هناك حاجة إلى مزيد من الاختبارات لفهم مدى دقة جهاز الاستشعار البيولوجي في إعدادات الحياة الواقعية.
أكثر حالات التنكس العصبي شيوعًا هي مرض الزهايمر ، الذي يقدر أنه يصيب 6.7 مليون شخص في الولايات المتحدة ، ومرض باركنسون الذي يصيب ما يقرب من مليون شخص في الولايات المتحدة.
تبدأ معظم حالات التنكس العصبي
بينما تحدد طرق التشخيص الحالية مستويات البروتين وتقديرها ، فهي كذلك
التغييرات الهيكلية هي المفتاح لفهم مقدار التنكس العصبي الذي حدث كبروتينات مشوهة في حالات متعددة – بما في ذلك
القلة عالية
قالت الدكتورة جينيفر برامين ، كبيرة الباحثين في معهد المحيط الهادئ لعلوم الأعصاب في مركز بروفيدنس سانت جون الصحي في سانتا مونيكا ، كاليفورنيا ، أخبار طبية اليوم:
تركز الجهود الحالية على استكشاف الأساليب العلاجية التي تستهدف اختلال البروتين. ومع ذلك ، فإن الافتقار إلى المؤشرات الحيوية لمراقبة تطور المرض وتقييم الاستجابة للعلاج يشكل تحديًا كبيرًا للبحث والتطوير في هذا المجال “.
يمكن أن تعزز طرق الكشف عن المراحل المختلفة لطي البروتين الاختبارات التشخيصية لحالات التنكس العصبي.
في الآونة الأخيرة ، طور الباحثون جهاز استشعار حيوي يسمى ImmunoSEIRA يمكنه اكتشاف وتحديد البروتينات المشوهة المرتبطة بحالات التنكس العصبي المختلفة.
يأملون في أن تحسن التكنولوجيا الجديدة الاكتشاف المبكر للحالات التنكسية العصبية ومراقبتها ، بالإضافة إلى المساعدة في تقييم خيارات العلاج في مراحل مختلفة من تطور المرض.
“من خلال الجمع بين مستشعر ImmunoSEIRA وتحليل الذكاء الاصطناعي ، يمكننا الآن اكتشاف وتحديد كمية الأوليغومرات والألياف ، وهو أمر غير مسبوق وغير ممكن مع استراتيجيات الكشف الحالية” ، هكذا قال Deepthy Kaungal ، مساعد الدكتوراه في مختبر أنظمة Bionanophotonic في EPFL ، الفيدرالية السويسرية قال المؤلف الرئيسي للدراسة ، معهد التكنولوجيا في لوزان ، سويسرا MNT.
تم نشر الدراسة في تقدم العلم.
عندما سئل عن كيفية عمل ImmunoSEIRA ، قال Kaungal إنه يعمل كـ “محقق جزيئي”.
قام الباحثون بتجهيز ImmunoSEIRA بمقايسة مناعية للتأكد من أنها تقيم الجزيئات الصحيحة. المقايسة المناعية هي اختبار كيميائي حيوي يستخدم الأجسام المضادة للالتصاق بجزيئات معينة – في هذه الحالة ، تلك البروتينات غير الطبيعية المرتبطة بمرض باركنسون ومرض الزهايمر.
بمجرد التقاط معقدات الأجسام المضادة والبروتينات ، تقوم مصفوفات من هياكل ذهبية بحجم نانومتر تُعرف باسم “nanorods” بتضخيم “بصمات أصابعها” الفريدة بحيث يمكن تعيينها عبر التحليل الطيفي لامتصاص الأشعة تحت الحمراء المعزز السطحي (SEIRA) ، وهو “نظام كشف بالأشعة تحت الحمراء” يستخدم في تحديد وتحليل المؤشرات الحيوية.
“(في هذه المرحلة) ، يتم إدخال المعلومات المستمدة من الفحص في خوارزمية قائمة على التعلم الآلي (AI) والتي توفر معلومات حول أنواع البروتين غير المطوي الموجود” ، هذا ما قاله الدكتور تشارلز مونيون ، جراح الأعصاب الوظيفي في Novant Health في شارلوت ، NC ، لم يشارك في الدراسة ، قال MNT.
بالفعل ، قام الباحثون باختبار ImmunoSEIRA في السوائل الحيوية مثل السائل النخاعي من الإعدادات السريرية. من خلال القيام بذلك ، تمكنوا من تحديد التوقيعات من ألياف البروتين غير الطبيعية.
قال الدكتور مونيون: “يقدم هذا النهج مزيدًا من المعلومات حول نوع البروتين غير المطوي الموجود ، والذي يخبرنا بشكل كبير عن مرحلة المرض التي يمر بها المريض حاليًا”.
وأضاف كاونجال أن ImmunoSERIA يمكنها أيضًا تحسين دقة التشخيص ، على عكس معظم دراسات العلامات الحيوية والتشخيصات التي تقيس مستويات بروتين واحد ، فإن تقنيتها تسمح بالقياس المتزامن للعديد من المؤشرات الحيوية.
وأوضحت: “تعتمد طريقتنا على استخدام كميات صغيرة من السوائل الحيوية ، مما يزيد من عدد التحليلات التي يمكن للمرء إجراؤها من نفس عينة المريض”.
وأشار Kaungal إلى أن القيد الرئيسي للدراسة هو أن ImmunoSEIRA لم يتم تطبيقها بعد على العينات السريرية ، على الرغم من أنهم يخططون للقيام بذلك قريبًا.
وقالت: “سنحتاج إلى (تحسين) المستشعر أولاً ثم التحقق من صحته مقارنة بالطرق الحالية لقياس أدائه”.
عند سؤاله عن القيود الأخرى ، قال الدكتور مونيون إنه في حين أن الاختبارات الأولية للمرضى تبدو واعدة ، فمن الصعب التعليق على قدرتها الكلية على التمييز بين مراحل المرض حتى يتم إجراء مزيد من الاختبارات.
وأضاف: “في حين أن هذه التقنية يجب أن تسمح بالكشف عن أمراض إضافية إلى جانب مرض باركنسون والزهايمر ، إلا أنها قد لا تكون قادرة على الكشف عن أكثر من مرض واحد في وقت واحد ما لم يتم إجراء فحوصات متعددة على نفس العينة”.
MNT تحدث أيضًا مع الدكتور هوارد برات ، وهو طبيب نفسي معتمد من مجلس الإدارة ومدير طبي للصحة السلوكية في Community Health of South Florida ، غير مشارك في الدراسة ، حول حدودها.
قال الدكتور برات: “إن أحد القيود التي قد يواجهها هذا البحث يتعلق بكيفية تلقي المجتمع الطبي لمثل هذه الابتكارات”.
وأشار إلى أن الأطباء يميلون إلى أن يظلوا حذرين ومتشككين بشأن موثوقية التقنيات الجديدة قبل قبولها على نطاق واسع.
قال: “كطبيب ، لا تريد أبدًا أن تكون أول أو آخر شخص ينفذ شيئًا ما في ممارستك”. “حتى لو تبين أن الاختبار كان دقيقًا للغاية وحتى متفوقًا على معيار الذهب الحالي ، فقد لا تزال ترى اعتمادًا غير متساوٍ له ، حيث يتبناه البعض ويظل الآخرون حذرين.”
وأضاف: “قد نغفر لخطأ في الحكم في التشخيص صادر عن طبيب ، أو عن طريق اختبار تم إنشاؤه بالفعل ، ولكن من غير المرجح أن يغفر الناس الخوارزمية”.
وأشار كاونجال إلى أن النتائج التي توصلوا إليها قد تساعد في إجراء تشخيصات مبكرة ، وتسهيل طرق تجميع المرضى بناءً على حالتهم الخاصة ، وتخصيص العلاجات وفقًا لكل من التركيب الكيميائي وهيكل كتل البروتين.
وأضاف الدكتور مونيون أنه على الرغم من أن النتائج مثيرة من وجهة نظر تكنولوجية ، فمن الأهمية بمكان أن يفهم الجمهور أن هذا ليس علاجًا ومن المحتمل أن يستغرق بعض الوقت ليتم استخدامه على نطاق واسع.
“لا يزال مرض الزهايمر ومرض باركنسون شائعين للغاية ، ولسوء الحظ من الصعب جدًا علاجهما ومدمرين في تأثيرهما. في حين أن كل تطور جديد يساعد ، إلا أننا ما زلنا بعيدين عن القدرة على إبطاء أي من المرضين بشكل كبير ، ناهيك عن علاجه.
