ارتقای سرعت و ساده سازی تحلیل دی‌ان‌ای با استفاده از فناوری آزمایشگاه بر روی دیسک

تاریخ : ۱۷ اسفند ۱۳۹۶

تعداد بازدید : ۳۵۴

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

بررسی‌ نمونه‌های صحنه جرم یا بیماری‌ها همواره زمانی طولانی را جهت طی فرآیند تبدیل نمونه به نتایج قابل بررسی به همراه دارد. ایده آزمایشگاه بر روی دیسک می‌تواند در زمانی کوتاه، نمونه دی‌ان‌ای را استخراج، تکثیر و بررسی نماید.

دستگاهی کوچک و سبک برای تجزیه و تحلیل خودکار دی‌ان‌ای به وسیله جیمز لاندرز از دانشگاه ویرجینا با قابلیت حمل در کوله پشتی طراحی، آزمایش و ساخته شده است. این دستگاه قادر است بسیاری از آزمایش‌هایی را که در یک آزمایشگاه مرکزی با تجهیزات کامل انجام می‌شود، بسیار سریع‌تر و با هزینه‌ای کمتر و درهر مکانی انجام دهد.

هدف این پژوهشگران، ساخت آزمایشگاه بر روی دیسکی است که تأمین انرژی آن به وسیله باتری صورت پذیرد. وزن این دستگاه باید کمتر از 5 کیلوگرم باشد، بنابراین نیازمند به کوچک‌سازی ابعاد و کاهش هزینه نسبت به فناوری‌های حال حاضر می‌باشد. چنین دستگاهی قادر به تجزیه و تحلیل دی‌ان‌ای و مقایسه داده‌های بدست آمده با پروفایل پایگاه داده‌ها در جهت تطابق با آن، در کمتر از 30 دقیقه است.

برای توسعه این ابزار از میکروالکترونیک و سخت‌افزارهای مینیاتوری‌شده منحصر به فرد جهت راه‌اندازی دیسک استفاده شده است، و به گونه‌ای طراحی شده‌است تا در حوزه تجزیه و تحلیل نمونه‌های بافتی در هر نقطه‌ای در سراسر جهان، از شرایط جنگی گرفته تا صحنه‌ جرم قابل استفاده باشد. از آن‌جا که این ابزار کاربرد گسترده‌ای در زمینه پزشکی خواهد داشت، تلاش بسیاری برای کوچک‌سازی فرایندهای آزمایشگاهی استاندارد صورت گرفته است تا امکان استفاده آسان، ارزان و سریع با حداقل آموزش در این زمینه فراهم شود.

فناوری جدید آزمایشگاه بر روی دیسک، نمونه‌های خشک یا مرطوبی مانند سلول‌های گرفته شده از داخل دهان را تجزیه و تحلیل خواهد کرد تا پروفایلی سریع، ارزان و ساده از دی‌ان‌ای نمونه را فراهم کند. این مهم با استفاده از مجموعه‌های الکترونیکی‌ به ظاهر ساده اما پیچیده صورت می‌گیرد که شامل دی‌وی‌دی اصلاح‌شده قابل اسکن لیزری در داخل دستگاه سانتریفیوژ مانندی با ابعاد جعبه کفش است.

این دستگاه قادر است در زمانی کمتر از نصف مقادیر لازم برای فناوری‌های حال حاضر، دی‌ان‌ای را از نمونه بافتی استخراج کرده، توالی ژنی را تکثیر و در مدت زمان 30-45 دقیقه الگویی از دی‌ان‌ای تهیه کند. این الگو از جایگاهی با توالی 20 ژن بر روی کروموزوم‌ها تهیه می‌شود که تکرار و اندازه توالی‌ها به لحاظ معناداری به مانند اثرانگشت است و برای هرنمونه کاملاً منحصر به فرد است. این نوع از داده‌ها از جمله اطلاعاتی است که در پرونده‌های دادرسی کیفری قابل استفاده است.

در حال حاضر نمونه‌ها از صحنه‌ جرم و مظنونین جنایی به آزمایشگاه‌های پزشکی قانونی برای تجزیه و تحلیل فرستاده می‌شود؛ بررسی‌ها می‌تواند ساعت‌ها، روزها یا هفته‌ها بسته به زمان انتقال، در دسترس بودن فناوری ها، تعلل در امور و سایر عوامل به‌طول انجامد. این درحالی‌است که در بعضی از ایالت‌های آمریکا مانند ویرجینیا، پلیس تنها می‌تواند 4 ساعت مظنونین را در بازداشت نگه دارد. اغلب مظنونین قبل از به‌دست آوردن پروفایل دی‌ان‌ای و بررسی مطابقت یا عدم تطابق آن با پایگاه داده‌های دی‌ان‌ای جنایی، آزاد می‌شوند. به کمک این فناوری در حال توسعه، تجزیه و تحلیل و بررسی لیست انطباق می‌تواند تقریباً در همان محل صورت گرفته و داده برای تطابق احتمالی بر روی پایگاه داده‌های دی‌ان‌ای ملی یا محلی بارگذاری شود. این امر می‌تواند به پلیس درتصمیم‌گیری سریع برای بازداشت یا آزادی مظنون کمک کند. از طرفی این فناوری قابلیت استفاده در کاربردهای غیر نظامی و پزشکی را داراست. در حال حاضر احتمال استفاده از این فناوری برای نظارت خانگی بر روی اثرات سرکوب ایمنی بعد از اهدای عضو در گیرندگان درنظرگرفته شده است. به علاوه این آزمایشگاه بر روی دیسک می‌تواند برای طیف وسیعی از آزمایش‌ها، مثل تشخیص سویه ویروس آنفولانزا، عفونت باکتریایی و حتی تشخیص نوع سرطان یا دیگر نقایص ژنتیکی در آزمایشگاه‌های بالینی عمومی استفاده شود.

منبع : https://phys.org/news/2018-01-lab-on-a-disc-technology-on-site-dna-analysis.html

نظر شما