مقابله با حملات میکروبی توسط عروس دریایی
معرفی یک بیوسنسور برپایه ی بیولومینسانس
سیاه زخم، طاعون و آبله برخی از پاتوژن هایی اند که ممکن است در حملات میکروبی که اصطلاحاً به آن بیوتروریسم می گویند، استفاده شوند. اما اکنون محققان ادعا می کنند که ژله ماهی یا عروس دریایی، به ما کمک می کند تا از این نوع حملات جلوگیری کنیم. بیوشیمست ها و مهندسین وسیله ای ابداع کرده اند که نمونه هوای اطراف را در تماس با بیوسنسور مهندسی ژنتیکی شده به منظور آشکارسازی عوامل زیستی خطرساز قرار می دهد.
در حال حاضر، این بیوسنسور جدید ابداع شده توسط مهندسین و دانشمندان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) می تواند باکتری های مضر یا ویروس ها را در هوا ظرف کمتر از دو دقیقه شناسایی کند. تود ریدر (Todd Rider) یکی از زیست شناسان دانشگاه ام آی تی، ابتدا سنسوری به نام «قناری» (CANARY) را در آزمایشگاه با استفاده از DNA ماهی ژله ای و بار الکتریکی با ولتاژ بالا، طراحی کرد. وی ابتدا ژن مربوط به پروتئین بیولومینسنت آکوارین که در واکنش با کلسیم نور آبی از خود منتشر می کند را از ژله ماهی با استفاده از ریزتزریق به سلول موش وارد کرد، و سلول موش تابان ایجاد کرد. سلول های درخشان وجود پاتوژن های هدف را در سلول آشکار می کنند. بیوسنسور قناری از شناساگر زیستی طبیعی، سلول های B، که سریعترین شناساگر پاتوژن شناخته شده است استفاده می کند. سلول های B، نوعی از سلول های سفید خون هستند که به پاتوژن ها متصل شده و آنها را شناسایی می کنند. با مهندسی ژنتیک سلول های B در آزمایشگاه آنها را طوری اصلاح می کنند که تنها به پاتوژن های مورد نظر ما متصل شوند و سپس در عرض چند ثانیه فتون هایی نشر کنند که نشان دهنده ی اتصال آنها به پاتوژن هدف و در واقع وجود پاتوژن مورد نظر در محیط است، بنابراین شناسایی پاتوژن اتفاق می افتد. مکانیسم عمل این بیوسنسور در تصویر زیر به طور شماتیک نشان داده شده است.
اساس عملکرد آن به این ترتیب است که
1). پاتوژن در معرض سلول قرار می گیرد و 2) به آنتی بادی های موجود در سطح سلول B متصل شده و 3) باعث ایجاد پیام بیوشیمیایی می شود که منجر به 4) آزاد سازی کلسیم به داخل سلول می شود. 5) کلسیم باعث انتشار نور از آکوآرین می شود، که این نور آشکار می شود. با این حال، دانشمندان راهی برای آزمایش پاتوژن های موجود در نمونه هوا نداشتند تا اینکه جیمز هارپر بیوسنسور خود به نام «پلنگ» (PANTHER) را طراحی و ابداع کرد. مخترعان این بیوسنسور جدید عنوان می کنند که عملکرد آن به سادگی بارگذاری دی وی دی پلیرتان است. یک دیسک یک بار مصرف حاوی 16 حجره در داخل دستگاه پلنگ بارگذاری می شود. دستگاه هوا را از طریق دیسک ، برای جمع آوری و تست پاتوژن ها که ممکن است در هوا باشند، به داخل می کشد. دیسک ها حاوی سلول هایی هستند که اساس تکنولوژی سنسور قناری اند که در بالا توضیح داده شد. این فناوری این سلول های B مهندسی شده را در ذرات جمع آوری شده از هوا آزاد می کند و منتظر جمع آوری نور حاصل می شود، و به شما گزارش می دهد که چه چیزی شناسایی شده است. اگر ذرات پاتوژن خطرناکی مشاهده شود، سنسور اعلام خطر می کند و افراد را آگاه می کند.
دیسک های یک بار مصرف حاوی 16 حجره هستند که هرکدام با سلول های B مخصوص یک نوع پاتوژن پوشش داده شده اند. بنابراین سنسور پلنگ، در آن واحد انجام 16 تست برای بیش از 48 نوع پاتوژن را از یک نمونه هوا ممکن می سازد. محققان و مهندسین می گویند که فناوری قناری را می توان برای تشخیص های طبی برای تست نمونه های بیمار استفاده کرد. حتی می توان از آن در پردازش مواد غذایی گیاهی برای شناسایی آلودگی های ای-کلای و سالمونلا استفاده کرد.
سمانه سادات عنایتی بخش دانش و زندگی تبیان
منابع:
Petrovick, M., J. Harper, et al., “Rapid Sensors for Biological Agent Identification,” Lincoln Laboratory Journal, 17(1): 63–84, 2007.
Rider, T., M. Petrovick, F. Nargi, et al., “A B Cell-Based Sensor for Rapid Identification of Pathogens,” Science, 301: 213–215, 2003.
Science Daily
Lincoln Laboratory.mit.edu
مطالب مرتبط :
