نوشته شده در

پایش لحظه‌ای گلوتاتیون

محققین دانشگاه پزشکی بیلور یک پراب فلورسنت توسعه داده‌اند که می‌تواند تغییرات لحظه‌ای گلوتاتیون را در سلول‌های زنده نشان دهد.

گلوتاتیون فراوان‌ترین آنتی‌اکسیدانت طبیعی سلول‌های بدن است. این ماده سلول‌ها را در مقابل آسیب‌های احتمالی محافظت می‌کند. همچنین روندهای سلولی از جمله تقسیم، مرگ، سنتز مواد ژنتیکی و پروتئینی و فعال‌سازی بیان ژن را نیز کنترل می‌کند. تمامی این موارد با تغییر در غلظت گلوتاتیون اتفاق می‌افتد اما متدهای کنونی امکان پایش لحظه‌ای گلوتاتیون در سلول زنده را ارائه نمی‌دهد.

محققین دانشکده پزشکی بیلور، بیمارستان کودکان تگزاس و دانشگاه رایس پا فراتر گذاشته و یک پراب فلورسنت با نام RealThiol طراحی کرده‌اند که به‌صورت لحظه‌ای مقادیر گلوتاتیون را نشان می‌دهد.

چگونه گلوتاتیون به‌صورت لحظه‌ای اندازه‌گیری می‌شود؟

روش‌های قبلی بر واکنش‌های شیمیایی غیرقابل بازگشت تکیه دارد که تمام گلوتاتیون را در داخل سلول‌ها گرفته و در یک مقطع زمانی خاص مقدار آن‌را معین می‌سازد. این تیم بر روی واکنش شیمیایی برگشت‌پذیر تمرکز کردند که سنجش غلظت این ماده را بصورت مستمر در یک سلول ممکن می‌سازد. پیش‌تر، این روش در مورد سنجش روی و کلسیم رخ امتحان شده بود.

در سال ۲۰۱۵ همین تیم تحقیقاتی، مطالعه‌ی Proof of concept از یک واکنش برگشت‌پذیر چاپ نمودند که ادامه همین مطالعات به کشف جدید رسیده است.

با استفاده از RealThiol، محققین توانستند ظرفیت آنتی‌اکسیدانتی فعال شده در نورون‌ها و تغییرات گلوتاتیون را طی نوع خاصی از مرگ سلولی به‌نام فِروپتوز  Ferroptosis اندازه‌گیری کنند. این دستاورد در نهایت به توسعه روش‌های جدید در درمان بیماری‌های با دخالت گلوتاتیون خواهد انجامید

 

منبع:

Xiqian Jiang, Jianwei Chen, Aleksandar Bajić, Chengwei Zhang, Xianzhou Song, Shaina L. Carroll, Zhao-Lin Cai, Meiling Tang, Mingshan Xue, Ninghui Cheng, Christian P. Schaaf, Feng Li, Kevin R. MacKenzie, Allan Chris M. Ferreon, Fan Xia, Meng C. Wang, Mirjana Maletić-Savatić, Jin Wang. Quantitative real-time imaging of glutathione. Nature Communications, 2017; 8: 16087 DOI: 10.1038/NCOMMS16087

نوشته شده در

لومینسانس یا فلوروسنس؟

به نظر می‌رسد لومینسانس و فلورسنس یک معنی دارند مخصوصا هنگام استفاده از این مفاهیم به عنوان راهکارهای ردیابی مغناطیسی در آزمایشگاه‌های بیوسنسور یا آزمایشات تشخیصی in-vitro.  اما آن‌ها یکسان نیستند. بله، این مفاهیم هر دو یک فوتون را به عنوان الکترون می‌گیرند و الکترون از حالت انرژی بالاتر به حالت انرژی پایین‌تر می‌رود، اما تفاوت در روش متداولی است که در ابتدا موجب جذب الکترون به حالت انرژی بالا می‌شود. در فلورسنس، الکترون با اضافه کردن یک فوتون به حالت انرژی بالاتر برمی‌گردد. در لومینسانس، الکترون در حالت انرژی بالا به علت ایجاد نیتروژن متوسط ​​در یک واکنش شیمیایی است. نور در هنگام تجزیه محصولات نهایی واکنش تولید می‌شود.

انتشار نور در فلورسنس به دلیل یک الکترون برانگیخته است که به حالت انرژی پایین رسیده است.

برانگیختگی:

اولین گام در جهت ایجاد یک مولکول فلورسنت، انتشار نور است که الکترون را به یک سطح انرژی بالاتر تحریک می‌کند با قرار دادن مولکول در نور با طول موج مناسب ( این طیف تحریک نامیده می‌شود ) پروب‌های مختلف فلورسنت با طول موج‌های مختلفی از نور مرئی جذب می‌شوند. به عنوان مثال، الکترون‌های valence در AlexaFluor 594  با ورودی فوتون‌های نور 590 نانومتر به حالت انرژی بالاتر باز می‌گردند، در حالی که AlexaFluor488   با نور 496 نانومتری برانگیخته می‌شود.

انتشار:

در این حالت انرژی بالا الکترون‌ها پایدار نیستند و به حالت انرژی پایین‌تر می‌روند به این معنی که الکترون‌ها به صورت مرحله‌ای از سطح انرژی بالاتر به سطح انرژی پایین‌تر آمده و همیشه انرژی اضافی را به‌عنوان فوتون‌های یک رنگ خاص منتشر می‌کنند. اگر AlexaFluor 594 با طول موج مناسب برانگیخته شود، همیشه نور قرمز را با طول موج 617 نانومتر منتشر می‌کند و AlexaFluor 488 همیشه نور سبز را با طول موج 519 نانومتر منتشر می‌کند. این نور می‌تواند به صورت کیفی توسط چشم اندازه‌گیری شود و هم‌چنین می‌تواند به صورت کمی با طیف سنجی فلورسانس اندازه‌گیری شود.

نمونه دیگری از فلورسنس، نقطه‌های کوانتومی است. نقاط کوانتومی نانوبلورهای فلورسنت هستند که بسیار کوچک بوده و محدود به کوانتوم می‌باشند. این به این معنی است که طول موج انتشار، عملکرد مستقیمی از اندازه نقطه کوانتومی است. طیف تحریک از نقاط کوانتومی بسیار گسترده است، اما طیف انتشار بسیار باریک است. نقطه کوانتومی، کریستال‌های غیر معدنی هستند در حالی که پروب‌های فلورسنت، مولکول‌ها می‌باشند.

لومینسانس انتشار یک فوتون به علت واکنش شیمیایی است

برای تولید نور در یک واکنش شیمیایی هیچ نوری نیازی نیست که به واکنش اضافه شود. واکنش شیمیایی خود را در یک حالت برانگیخته تولید می‌کند. واسطه‌های با انرژی بالا اغلب گونه‌های اکسید شده‌ای هستند که نور را آزاد می‌کنند زیرا آن‌ها به محصولات نهایی با انرژی کمتری تبدیل می‌شوند. گاهی اوقات این گونه‌های واسطه تنها مقدار کمی نور آزاد می‌کنند. آنزیم‌هایی مانند هورس‌ردیش پراکسیداز (HRP) و آلکالین فسفاتاز (AP) وجود دارند که برای نورپردازی در حضور بستر‌‌های مناسب مورد استفاده قرار می‌گیرند.

واکنش‌های شیمیایی در IVD مغناطیسی

از طریق تکنیک‌های ترکیبی، یک آنزیم لومینسانس مانند HRP یا AP می‌تواند به مولکول اسیدنوکلئیک و یک ذره مغناطیسی متصل شود. پس از جداسازی مغناطیسی، حضور یا عدم وجود هدف را می‌توان با افزودن مستقیم ماده شیمیایی و اندازه‌گیری میزان نور تولید شده مورد ارزیابی قرار داد. اگر مولکول هدف در نمونه وجود داشته باشد، به دلیل واکنش شیمیایی مولکولی، نور وجود خواهد داشت. اگر مولکول هدف در نمونه وجود نداشته باشد، هیچ واکنش رخ نمی‌دهد و هیچ نوری تولید نمی‌شود. اگر منحنی استاندارد استفاده شود، این اندازه‌گیری می‌تواند کمی باشد.

 

منابع:

Wang, G., Cong, W., Wang, C. and Liu, F., Rensselaer Polytechnic Institute, 2019. Stored luminescence computed tomography. U.S. Patent Application 10/285,659.

Puttock, E.V., Walden, M.T. and Williams, J.G., 2018. The luminescence properties of multinuclear platinum complexes. Coordination Chemistry Reviews367, pp.127-162.

Josephson, L., Medchem Imaging, 2018. Sequence Specific Fluorescence for Peptide-Fluorochrome Interactions. U.S. Patent Application 15/728,502.

نوشته شده در

تست ۵۰ آزمایش توسط وسیله ایی به اندازه کارت بانکی

انجام آزمایش کامل بیوشیمی یکی از استراتژی‌های تشخیصی برای پزشکان می‌باشد. برای انجام این آزمایشات نیاز به حجم زیادی از خون می‌باشد که علاوه بر هزینه بالا، نیاز به دستگاه‌های پیشرفته و نیروی متخصص می‌باشد. نتایج این آزمایشات معمولا دقیق می‌باشند ولی همانطور که گفته شد زمان رسیدن به نتایج  از سوس آزمایشگاه زیاد می‌باشد. دانشمندان بیمارستان متودیست هوستون به همراه مرکز تحقیقاتی سرطان آندرسون وسیله‌ایی را طراحی کرده‌اند که به اندازه یک کارت بانکی بوده و می‌تواند با استفاده از یک قطره خون بیش از 50 تست آزمایشگاهی مورد نیاز برای چک آپ دوره ایی افراد را انجام دهد که هزینه آن در حدود 10 دلار می‌باشد.

نام انتخابی برای این وسیله و یا همان کارت، V-chip می‌باشد که از دو صفحه شیشه‌ایی ساخته شده و در یک سمت آن 50 لوله باریک که دارای آنتی‌بادی‌های اختصاصی برای اتصال به پروتئین‍‌ها می‌باشد، وجود دارد. علاوه بر این در لوله‌ها مقدار مشخصی کاتالاز وجود دارد که در صورت واکنش و اتصال آنتی‌بادی به پروتئین مورد نظر مثلا انسولین، کاتالاز فعال شده و آب و گاز اکسیژن به دست می‌آید. گاز حاصل از فعال شدن کاتلاز باعث می‌شود که نماینگر هر لوله به سمت بالا حرکت کرده و قابل مشاهده بوده، تفسیر بدین گونه خواهد بود که هر چقدر تولید گاز بیشتر، ارتفاع در لوله‌ها بیشتر. ساخت این دستگاه نمی تواند جایگزین تست‌های دقیق بیوشیمیایی در آزمایشگاه شود ولی در کشورهای در حال توسعه و یا مکان‌هایی که دستگاه‌های پیشرفته وجود ندارند این کارت‌ها شاید بیشتر به کار آیند.

منبع:

Song Y, Zhang Y, Bernard PE, Reuben JM, Ueno NT, Arlinghaus RB, Zu Y, Qin L. Multiplexed volumetric bar-chart chip for point-of-care diagnostics. Nature communications. 2012 Dec 18; 3:1283.

نوشته شده در

الایزا در بیماری‌های طیور (قسمت دوم)

الایزا در بیماری‌های طیور (قسمت اول)

بیماری آنفولانزای طیور یکی از بیماریهای مهم تنفسی و واگیردار طیور است. این بیماری ویروسی به عنوان یکی از مهم‌ترین علل خسارت اقتصادی به صنعت پرورش طیور به شمار می‌رود. از میان بیماری‌های طیور بیماری انفولانزا علاوه بر خسارت اقتصادی، از نظر بهداشت انسانی نیز حائز اهمیت است. ویروس آنفولانزای پرندگان (AI: Avian Influenza ) متعلق به خانواده Orthomyxoviridae است و به سه جنس تقسیم می شود:  A، Bو C. آنفلونزای بیماری‌زای پرندگان نوع خاصی از آنفلونزاست که بوسیله ویروس آنفلونزای نوع A  در پرندگان، بخصوص ماکیان بوجود می‌آید که می‌تواند به انسان نیز منتقل شده و موجب بیماری شدید با میزان مرگ‌ومیر بالا گردد. جنس A  بر روی گونه‌های پرنده تاثیر می‌گذارد. مخزن این بیماری پرندگان آبزی و مهاجر است و احتمال بروز این بیماری در هر منطقه وجود دارد. آنفلوانزا می‌تواند از طریق تماس مستقیم یا تماس از طریق فضولات یا ترشحات پرنده و یا به واسطه تماس با سطوح آلوده منتقل شود. پرندگان آبزی وحشی که میزبان این ویروس هستند علائم خفیف یا عفونت زیرجلدی در میزبان را بروز می‌دهند. مرغ‌ها بیشتر حساس به چنین عفونت هایی هستند، زیرا ویروس آنفولانزای مرغی به طور بالقوه می‌تواند به یک بیماری همه گیر منجر شود و این بسیار دارای اهمیت است.

 علائم اولیه این ویروس با علائم تنفسی ، کاهش تخم مرغ و تلفات پایین آغاز می‌شود. تشخیص سریع ویروس آنفولانزا و تعیین حدت آن یکی از الویت‌های مهم پیشگیری و مبارزه علیه این بیماری محسوب می‌شود . روش‌های متعددی برای شناخت ویروس وجود دارد مثل روش های سرولوژیک و مولکولی همچون RT-PCR . جداسازی ویروس یا توالی ژنوم آن ضروری است، زیرا با ظهور علائم مختلفی و با توجه به وضعیت ایمنی میزبان، می‌توان سویه ویروس و بسیاری دیگر از پارامترها را شناسایی کرد. روش‌های الایزا زمانی مناسب هستند که خطر بالایی از بروز عفونت فعال آنفولانزا وجود داشته باشد و انتشار ویروس شدت بالایی داشته باشد.

ویروس آنفولانزای مرغی A به دو گروه جداگانه تقسیم می شود که این تقسیم‌بندی به توانایی ایجاد بیماری بستگی دارد:

  1. ویروس‌های آنفلوآنزای پرندگان بسیار پاتوژن، که می تواند بیماری بسیار شدید را ایجاد کند و با عفونت عمومی مرغ را تحت تاثیر قرار می گیرد. ویروس آنفولانزای مرغی به علت خطر ابتلا به ویروس های جهش‌زا به عنوان ویروس شناخته شده است. نرخ مرگ و میر بین 50 تا 100 درصد است
  2. ویروس آنفولانزای پرندگان پاتوژنیک که عمدتا باعث ایجاد علائم تنفسی خفیف در جوجه‌های مرغ می‌شود، در حالی‌که هیچ فاکتور خطر یا عفونت دیگر وجود ندارد. علائم بالینی می تواند از هیچ به تعداد زیادی و شدید متفاوت باشد.  همچنین می‌تواند منجر به درجه حساسیت مختلف، با نرخ تماس کم و کاهش تراکم جمعیت شود.

از آنجا که عفونت ویروس در بین جوجه‌ها و بوقلمون ها اغلب بدون علامت است، تشخیص نیاز به نظارت بر سرولوژیک دارد. بیشتر آزمایشگاههای تشخیصی مرغداری، آزمایش سیتولوژی AGP را به دلیل سادگی و ویژگی خاص آن برای تشخیص عفونت ویروس آنفلوانزای نوع A در میان مرغ، ترجیح می دهند. آنتی‌بادی AGP نشان دهنده پروتئین ویروس آنفولانزای مرغی و پروتئین ماتریکس موجود در سرم مرغ است که در معرض ویروس AI قرار گرفته است و بنابراین می تواند چندین نوع از ویروس آنفلوآنزا A را تشخیص دهد. آزمایش‌ سرولوژی مهم برای تشخیص آنفلونزای پرندگان ELISA است، که پاسخ های آنتی بادی را به پروتئین های داخلی محافظت شده مشخص می کند.

منابع:

Borzi, M.M., Silva, K.R., Montassier, M.D.F.S., Fernando, F.S., Tamanine, M.D.L.F., dos Santos, R.M., de Oliveira, E.S., Mariguela, V.C., Lopes, P.D., Reischak, D. and Mendonca, A.O., 2017. Development and application of an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) using a soluble recombinant nucleoprotein for the detection of antibodies to avian influenza virus. African Journal of Microbiology Research11(18), pp.697-704.

Tumpey, T.M., Alvarez, R., Swayne, D.E. and Suarez, D.L., 2005. Diagnostic approach for differentiating infected from vaccinated poultry on the basis of antibodies to NS1, the nonstructural protein of influenza A virus. Journal of clinical microbiology43(2), pp.676-683.