من خلال الأنف.. تقنية جديدة لاكتشاف وتتبع الأمراض

طور العلماء في جامعة "ماساتشوستس أمهيرست" جهاز استشعار حيوي يعتمد على أسلاك البروتين النانوية التي تنشئها البكتيريا.

وتعتبر الأسلاك النانوية البروتينية شديدة الحساسية للأمونيا، في هذه الحالة، التي توجد في أنفاس مرضى الكلى.

ولكن من المحتمل إنشاء أسلاك نانوية لمجموعة كبيرة من المؤشرات الحيوية الصحية الأخرى، وفقا للدراسة التي نشرها موقع "medgadget" التقني.

وقام الباحثون بتعديل الإشريكية القولونية (جراثيم تعيش في أمعاء الثدييات) وراثيًا لإنشاء أسلاك نانوية بروتينية مع زيادة حساسية الأمونيا، حيث يتم وضع الأسلاك النانوية على مجموعة أقطاب كهربائية ثم إذا ارتبطت بها الأمونيا، فإنها ستغير الإشارة الكهربائية للمستشعر الحيوي، ما يكشف عن وجود أمراض الكلى أو يسمح للأطباء بتتبع تقدم المريض.

وبحسب الباحثين، فإن تركيبات البروتين قابلة للتحلل البيولوجي، وهي صديقة للبيئة أكثر من الأسلاك النانوية الاصطناعية التقليدية.

وأكد الباحثون أن الأنف البشري مستشعر قوي بشكل لا يصدق، وكان بمثابة مصدر إلهام لهذا المستشعر الحيوي الأخير الذي توصلوا إليه.

وقال الباحث المشارك في الدراسة جون ياو: "أنف الإنسان لديه مئات المستقبلات، كل منها حساس لجزيء معين، إنها أكثر حساسية وكفاءة من أي جهاز ميكانيكي أو كيميائي يمكن تصميمه هندسيًا".

وتساءل: "كيف يمكننا الاستفادة من التصميم البيولوجي نفسه بدلا من الاعتماد على مادة اصطناعية؟".

وبدأت التكنولوجيا ببكتيريا تسمى "Geobacter sulfurreducens"، وتنتج أسلاكا نانوية بروتينية موصلة كهربائيًا.

ومع ذلك، تصعب زراعة هذه البكتيريا والعمل معها، لذلك أخذ الباحثون الجين المسؤول عن رواسب البروتين وأدخلوه في الإشريكية القولونية.

وقال الباحث المشارك في الدراسة ديريك لوفلي: "ما فعلناه هو إخراج جين الأسلاك النانوية - المسمى بيلين - من G. sulfurreduces وتقسيمه إلى الحمض النووي لـ Escherichia coli، أحد أكثر البكتيريا انتشارًا في العالم".

وبحسب الفريق، فإن "التعديل الجيني للأسلاك النانوية جعلها أكثر استجابة للأمونيا 100 مرة مما كانت عليه في الأصل".

وأضاف الفريق: "تعمل الأسلاك النانوية التي ينتجها الميكروب بشكل أفضل كمستشعرات من المستشعرات الموصوفة سابقًا المصنوعة من السيليكون التقليدي أو الأسلاك النانوية المعدنية".

والأمر المثير للاهتمام هو أن الباحثين يعتقدون أنه يمكنهم تعديل هذه الأسلاك النانوية لاستشعار مجموعة كبيرة من المؤشرات الحيوية، ما يشير إلى أنه في يوم من الأيام يمكنك استخدام مستشعر واحد لاكتشاف قائمة طويلة من الأمراض.