روش جدید، آنالیز نمونه‌ی سلول را پالایش می‌کند

 4i  نخستین تکنیک تصویربرداری است که به ما یک دید بافت به ارگانل تسهیم شده از نمونه های بیولوژیکی می دهد و اطلاعات چندگانه را به یکی و همان آزمایش پیوند می دهد.
اعتبار: UZH
    

محققان دانشگاه زوریخ یک روش جدید برای تجزیه و تحلیل سلول ها و اجزای آنها به نام Iterative Indirect Immunofluorescence Imaging (4i) توسعه داده اند. این نوآوری به طور قابل توجهی روش استاندارد تصویربرداری ایمونو فلوئورسانس مورد استفاده در زیست پزشکی را بهبود می بخشد و برای پزشکان مقدار زیادی اطلاعات از هر نمونه فردی فراهم می کند. 4i امکان مشاهده توزیع فضایی حداقل 40 پروتئین و تعدیل های آنها در همان سلول را برای صدها هزار سلول به طور همزمان در سطوح مختلف از بافت تا سطح ارگانل فراهم می آورد.
 

گابریل گوت، که نویسنده اصلی این تحقیق و محقق پسا دکتری در موسسه علوم زندگی مولکولی در UZH است، می گوید: " 4i  نخستین تکنیک تصویربرداری است که به ما یک دید بافت به ارگانل تسهیم شده از نمونه های بیولوژیکی می دهد. ما برای اولین بار می توانیم اطلاعات چندگانه شده را که در بافت، سلول و سلول های سطح در یک آزمایش مشابه وجود دارد، پیوند دهیم."
 
ایمونوفلورسانس (IF) از آنتی بادی ها برای تجسم و قرار دادن پروتئین در نمونه های بیولوژیکی استفاده می کند. در حالی که روش استاندارد IF معمولاً سه پروتئین را نشان می دهد، 4i از آنتی بادی های آماده و دم دست و میکروسکوپ های فلورسانس معمولی استفاده می کند تا 10 بار بیشتر پروتئین را با هیبریداسیون تکراری و حذف آنتی بادی از نمونه، نمونه برداری کنند. گابریل گوت توضیح می دهد: "تصور کنید که زیست شناسان سلولی روزنامه نگار باشند. هر آزمایش، مصاحبه ای با سلول های ما است. با IF مرسوم من می توانم سه سوال را بپرسم، در حالی که با 4i می توانم بحثی روی بیش از 40 موضوع داشته باشم."
 

وقتی مقدار زیادی داده به دست آمد، سپس باید همچنین توانایی آنالیز آنها موجود باشد – و این مانع بعدی برای محققان است. "ما تصاویری با تفکیک پذیری زیر سلولی برای هزاران سلول برای 40 کانال برای بیش از 10 وضعیت عمل تولید کردیم. چشم و مغز انسان نمی توانند پیچیدگی های بیولوژیکی را که توسط 4i جمع آوری شده پردازش کنند."
 
برای استفاده کامل از داده های 4i، گابریل گوت یک برنامه کامپیوتری جدید برای تجسم و تجزیه و تحلیل به نام Maps Multiplexed Protein را توسعه داد. این برنامه سیگنال فلورسانس چندگانه برای میلیون ها پیکسل را استخراج می کند و یک نقشه انتزاعی اما نماینده توزیع پروتئین چندگانه در سلول ها را تولید می کند.
 
بنابراین محققان توانستند یک پیمایش سیستماتیک از منظر سلولی ایجاد کنند: آنها توانستند ساختار درون سلولیِ فضاییِ بسیاری از اندام های پستاندار را در طول سلول و در محیط های مختلف ایجاد کنند.
 

برنامه های کاربردی برای 4i و نقشه های پروتئین چندتایی متعدد هستند، از تحقیقات پایه گرفته تا پزشکی دقیق. گوت می گوید: "ما امیدواریم که 4i و نقشه های پروتئین چندتایی، به پژوهشگران کمک کند تا فرآیندهایی که در دهه های گذشته در مرکز تحقیقات بیولوژیک بوده اند را بهتر درک کنند." در عین حال، محققان قصد دارند از این فن آوری برای پیشبرد مرزهای پزشکی دقیق، به ویژه در تشخیص سرطان و انتخاب درمان استفاده کنند.
 

برای تعیین اثرات مواد دارویی بر روی سازمان و فیزیولوژی سلول ها، می توان از روش آنالیز Iterative Indirect Immunofluorescence Imaging (4i) نیز استفاده کرد. این روش در حال حاضر در یک همکاری تحقیقات ترجمه ای با پزشکان و یک شرکت داروسازی با هدف بهبود نتایج درمان بیماران سرطانی مورد استفاده قرار می گیرد. لوکاس پلکمانز، استاد مؤسسه علوم زندگی مولکولی در دانشگاه UZH، و تیم تحقیقاتی او، مشخص کردن سلولهای تومور بیمارانی که با داروهای مختلف سرطان درمان شده اند را هدف گذاری کرده اند. دانشمندان امیدوارند نتایج آزمایشگاه، اطلاعاتی را برای حمایت از تصمیم گیری بالینی برای درمان فردی بیمار فراهم کند. علاوه بر این، محققان برنامه ریزی می کنند برای پیاده سازی 4i و نقشه های پروتئین چندتایی روی بخش های بافت تومور برای شناسایی نشانگرهای مربوطه و در نتیجه بهبود تشخیص و پیش بینی بیماران سرطانی.
 

پزشکی دقیق به نوآوری پیشرو در درمان سرطان تبدیل شده است. بیماران به طور معمول با داروهایی که برای هدف خاصی از تومورها و مولکول ها طراحی شده اند، درمان می شوند. علیرغم پیشرفتی که در درمان سرطانی هدفمند صورت گرفته است، مسیر آهسته شده است و دانشمندان مسیری طولانی را پیش رو دارند. در یک پروژه مشارکتی، تحقیق شده است که رشته در حال ظهور رادیومیکس پتانسیل بهبود پزشکی دقیق را با تشخیص غیر تهاجمی ویژگی‌های مولکولی و کلینیکی تومورهای ریه دارد.
    
رادیومیکس به دانشمندان و پزشکان یک روش جدید برای تجزیه و تحلیل زیست شناسانه تومورهای منفرد، راهنمایی درمان سرطان و پیش بینی پاسخ به درمان را ارائه می دهد. تقریباً هر بیمار مبتلا به سرطان، توموگرافی کامپیوتری (CT)، رزونانس مغناطیسی (MRI) و یا توموگرافی انتشار پوزیترون (PET) را به عنوان استاندارد مراقبت از بیمار تصویر برداری کرده است. این نوآوری به طور قابل توجهی روش استاندارد تصویربرداری ایمونو فلوئورسانس مورد استفاده در زیست پزشکی را بهبود می بخشد و برای پزشکان مقدار زیادی اطلاعات از هر نمونه فردی فراهم می کند. تصاویر اجازه می دهد تا پزشکان به تعیین مرحله و محل تومور و تصمیم گیری در مورد درمان بپردازند. اما با پیشرفت های اخیر در داده ها و مدل های کامپیوتری، این تصاویر در حال حاضر در زمینه رادیومیکس برای استخراج اطلاعات با ابعاد بزرگ که می توانند برای هدایت پزشکی دقیق استفاده شوند، استفاده می شود. با استفاده از رادیومیکس، دانشمندان قادرند عناصری از ویژگی های مختلف تومورها مانند شدت، شکل، اندازه و بافت را به طور عینی کمی کنند. سپس داده ها می توانند در ترکیب با داده های ژنتیکی و بالینی برای پیش بینی مسیرهای بیولوژیکی فعال، نتایج بالینی و درمان های بالقوه موثر مورد استفاده قرار گیرند.
 

منبع: سایت ساینس دِیلی