پلتفرم نانوفناوری انقلابی در تشخیص بیماری‌ها ایجاد می‌کند

بیماری‌های عفونی، از جمله عفونت‌های تنفسی، یک خطر قابل توجه برای سلامت جهانی هستند که منجر به میزان بالای مرگ و میر می‌شود.

برای مقابله با این مشکل فوری، نیاز مبرمی به ابزارهای تشخیصی سریع و مقیاس‌پذیر برای تشخیص زودهنگام بیماری وجود دارد.

سارا مهشید، استاد مهندسی زیستی دانشگاه مک‌گیل، و آزمایشگاه او با توسعه QolorEX  یک پلتفرم تشخیص همه‌کاره که قادر به ارائه نتایج آزمایش تنها در ۱۳ دقیقه است به موفقیت چشمگیری دست یافته‌اند.

کمبود ابزارهای تشخیصی سریع و در مقیاس بزرگ، مدیریت مؤثر بیماری‌های عفونی را مختل می‌کند. شناسایی به موقع در اجرای مداخلات لازم و کنترل شیوع این بیماری‌ها بسیار مهم است.

روش‌های تشخیصی موجود از نظر توانایی محدود هستند و مانع تلاش‌های جهانی برای مبارزه با بیماری‌های همه‌گیر می‌شوند.

 در نتیجه، نیاز مبرمی به یک راه‌حل نوآورانه وجود دارد که بتواند بیماری‌های عفونی را به سرعت و با دقت تشخیص دهد و به طور بالقوه جان بسیاری را نجات دهد.

QolorEX با بهره‌گیری از یادگیری ماشینی و دستگاه‌های میکروفلوئیدیک پیشرفته، امکان تجزیه و تحلیل نمونه‌های بزاق را فراهم می‌کند و نیاز به سواب(یک وسیله بسیار ساده شبیه گوش پاک کن های معمولی جهت نمونه برداری که دارای دو قسمت است، یک قسمت سر و یک قسمت بدنه ی آن که هر کدام انواع متفاوتی دارند) را از بین می‌برد.

 تصاویر میکروسکوپی نمونه‌ها توسط یک برنامه اختصاصی تلفن هوشمند با استفاده از الگوریتم‌های پیشرفته برای رمزگشایی داده‌ها و تولید نتایج دقیق آزمایش، گرفته و پردازش می‌شوند.

تأثیر QolorEX فراتر از آزمایش کووید-۱۹ است. این پلتفرم همه‌کاره با نرخ دقت قابل توجه ۹۵٪، که قابل مقایسه با PCR کمی است، می‌تواند عفونت‌های ویروسی نوظهور، انواع مختلف و حتی بیماری‌های باکتریایی را به طور مؤثر رصد کند.

قابلیت حمل، دسترسی و مقرون به صرفه بودن آن، آن را برای استفاده در محیط‌های با منابع محدود، محیط‌های عمومی، بیمارستان‌ها، مدارس و حتی برای آزمایش در منزل ایده‌آل می‌کند.

 QolorEX با تسهیل افزایش حجم آزمایش، پتانسیل تشخیص زودهنگام، نجات جان انسان‌ها و مهار قابل توجه انتقال جهانی بیماری‌های تنفسی را دارد.

پلتفرم QolorEX حاصل تحقیقات پیشگامانه‌ای است که توسط آزمایشگاه پروفسور سارا مهشید با همکاری دانشجویان محترم دکترا، تامر عبدالفتاح و مهسا جلالی، انجام شده است. کار و فداکاری استثنایی آنها منجر به انتشار اخیر یک مقاله پیشگامانه در مجله معتبر Nature Nanotechnology شده است.

پروفسور سارا مهشید، رئیس برجسته تحقیقات کانادا در حوزه دستگاه‌های نانوبیوسنسینگ، تعهد تیم خود را برای توسعه فناوری‌های قابل حمل و مقرون به صرفه که نتایج بالینی کاربردی ارائه می‌دهند، ابراز کرد.

 تلاش‌های جمعی آنها با هدف تجهیز متخصصان مراقبت‌های بهداشتی، افراد و محیط‌های کم‌منابع به ابزارهایی برای مبارزه مؤثر با بیماری‌های عفونی در حال و آینده انجام می‌شود. این کاربردها و مزایای تجاری قابل توجه، QolorEX را به عنوان یک دارایی نوآورانه و ارزشمند در حوزه تشخیص و مدیریت بیماری‌های عفونی تثبیت می‌کند.

پتانسیل بازار برای پلتفرم QolorEX بسیار امیدوارکننده است. انتظار می‌رود که توجه ارائه دهندگان خدمات درمانی، دولت‌ها و سازمان‌های درگیر در مدیریت و پیشگیری از بیماری‌های عفونی را به خود جلب کند.

 انتشار موفقیت‌آمیز یک مقاله پیشگامانه در Nature Nanotechnology، اعتبار بیشتری به این پلتفرم می‌بخشد و آن را به گزینه‌ای جذاب برای سرمایه‌گذاری، مشارکت و تجاری‌سازی تبدیل می‌کند.

 

تاریخ:1405/4/16

مهسا نعمتی

پیش‌بینی‌های ۲۱۰ ویژگی مقاومت ضدمیکروبی تا ۲۰۵۰

مقاومت ضدمیکروبی (AMR) یکی از فوری‌ترین تهدیدهای بهداشت عمومی جهانی محسوب می‌شود و کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند که AMR می‌تواند بین سال‌های 2025 تا 2050 باعث مرگ 39 میلیون نفر شود.

 AMR یک مشکل واحد نیست، بلکه شامل ژن‌ها، عوامل بیماری‌زا، میزبان‌ها و عوامل محیطی مختلفی می‌شود.

یک مطالعه جدید که در Cell Genomics منتشر شده است، از یادگیری ماشینی و پیش‌بینی برای شناسایی عوامل ژنتیکی یا "ویژگی‌های" مرتبط با مقاومت دارویی در عوامل بیماری‌زا که به احتمال زیاد به تهدیدهای آینده تبدیل می‌شوند و کدام‌ها ممکن است با گذشت زمان کاهش یابند، استفاده کرد.

 درک اینکه کدام ویژگی‌های مقاومت دارویی به احتمال زیاد گسترش می‌یابند، می‌تواند به هدف قرار دادن مداخلات و سرمایه‌گذاری‌های آینده به سمت تهدیدهای پرخطر کمک کند.

محققان 16 گونه باکتریایی را که توسط سازمان بهداشت جهانی (WHO) به عنوان عوامل بیماری‌زای با اولویت حیاتی شناسایی شده‌اند، از جمله کلبسیلا، آسینتوباکتر و اشریشیا کلی، که با مرگ و میر بالا و گزینه‌های درمانی محدود مرتبط هستند، تجزیه و تحلیل کردند.

این تحقیق داده‌های جمع‌آوری‌شده از ۱۲۷ کشور را تجزیه و تحلیل کرد و شامل سه مرحله اصلی بود. ابتدا، محققان بیش از ۴۵۰۰۰ ژنوم از ۱۶ گونه باکتریایی و داده‌های AMR را با استفاده از یادگیری ماشینی تجزیه و تحلیل کردند تا مشخص کنند کدام ژن‌های مقاومت واقعاً با مقاومت آنتی‌بیوتیکی مرتبط هستند.

دوم، این تیم بیش از ۱۰۰۰ شاخص محیطی، بهداشتی و اجتماعی-اقتصادی، از جمله فقر، آب و هوا و روند مراقبت‌های بهداشتی را بررسی کرد تا بفهمد که چگونه این عوامل جهانی ممکن است در آینده تغییر کنند.

در نهایت، محققان این روندهای جهانی را با الگوهای مقاومت مرتبط کردند تا مشخص کنند کدام ویژگی‌های مقاومت ضدمیکروبی بیشترین ارتباط را با تغییرات محیطی و اجتماعی-اقتصادی آینده دارند و به آنها اجازه می‌دهند تهدیدات مقاومتی را که به احتمال زیاد تا سال ۲۰۵۰ افزایش می‌یابند، پیش‌بینی کنند.

تجزیه و تحلیل‌ها نشان داد که ۲۱۰ ویژگی مقاومت ضدمیکروبی خاص پاتوژن‌ها وجود دارد که پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۵۰ افزایش یابند.

 سپس این ویژگی‌های مقاومت بر اساس عواملی از جمله وجود آنها در پاتوژن‌های دارای اولویت سازمان بهداشت جهانی، توانایی آنها در جابجایی بین باکتری‌ها و وقوع آنها در میزبان‌های متعدد، به ۳۲ تهدید پرخطر محدود شدند.

این ۳۲ تهدید به شدت با شیوع آینده مرتبط بودند و با محرک‌های کلیدی از جمله مرگ و میر، فقر، دسترسی به مراقبت‌های بهداشتی و تراکم جمعیت مرتبط بودند.

نابرابری اجتماعی-اقتصادی و شرایط زندگی، مانند ازدحام جمعیت و دسترسی به بهداشت، به عنوان پیش‌بینی‌کننده‌های اصلی افزایش مقاومت ضدمیکروبی ظاهر شدند.

این مطالعه همچنین نشان می‌دهد که مکانیسم‌های مقاومت با بالاترین ریسک اغلب بسیار متحرک هستند و به آنها اجازه می‌دهند به سرعت در بین باکتری‌ها، حیوانات و انسان‌ها گسترش یابند.

پروفسور تانیا دوتورینی، استاد هوش مصنوعی در علوم در کالج کینگ لندن و نویسنده ارشد این مقاله، گفت: «تحقیقات ما از یک رویکرد چند مقیاسی و چند وجهی استفاده می‌کند که قبلاً هرگز به این شکل اعمال نشده است. با شناسایی اینکه کدام ویژگی‌های مقاومتی در حال افزایش هستند، در کجا گسترش می‌یابند و چه چیزی آنها را هدایت می‌کند، می‌توانیم نظارت، سیاست‌گذاری و مداخلات را در مورد تهدیداتی که به احتمال زیاد در آینده بر سلامت جهانی تأثیر می‌گذارند، بهتر هدف قرار دهیم.»

«کاهش مصرف آنتی‌بیوتیک به تنهایی کافی نخواهد بود. مقابله با مقاومت دارویی نیازمند مداخلات ساختاری در زمینه نابرابری، بهداشت، تغذیه و عدالت در سلامت در کنار نظارت است. ما معتقدیم که یافته‌های ما نقشه راهی برای مداخلات هدفمند مقاومت دارویی ارائه می‌دهد.»

محققان امیدوارند که این یافته‌ها به هدایت استراتژی‌های نظارت جهانی در آینده کمک کند و از رویکردهای هدفمندتر برای مقابله با مقاومت دارویی پشتیبانی کند.

سادهانا شارما، سرپرست AMR در BBSRC، گفت: «این مطالعه مهم، ارزش یک رویکرد کل سیستمی را نشان می‌دهد که ژنومیک، یادگیری ماشینی پیشرفته و داده‌های اجتماعی-اقتصادی جهانی را برای درک بهتر پیچیدگی الگوهای مقاومت دارویی ادغام می‌کند.»

«با شناسایی ویژگی‌های مقاومتی که احتمالاً تا سال ۲۰۵۰ پدیدار می‌شوند، از تغییر از اقدام واکنشی به اقدام پیشگیرانه پشتیبانی می‌کند و به هدایت منابع به سمت تهدیدهای پرخطر کمک می‌کند. با تشخیص محل تمرکز این خطرات، می‌توانیم تلاش‌ها را برای کاهش آنچه که همچنان یکی از جدی‌ترین تهدیدها برای سلامت عمومی جهانی است، بهتر هماهنگ کنیم.»

 

تاریخ:1405/3/24

پودر فعال شده با مسواک، دندان‌ها را سفید، ترمیم و محافظت می‌کند

حتی با مسواک زدن منظم، دندان‌ها می‌توانند به دلیل عوامل ژنتیکی یا مصرف غذاها و نوشیدنی‌هایی مانند گوجه فرنگی و قهوه لکه‌دار شوند.

سفیدکننده‌های شیمیایی می‌توانند کمک کنند، اما در این فرآیند می‌توانند به دندان‌ها نیز آسیب برسانند. بنابراین، محققانی که در ACS Nano گزارش می‌دهند، یک نمونه اولیه از پودر سفیدکننده دندان را طراحی کرده‌اند که توسط ارتعاشات یک مسواک برقی فعال می‌شود.

 این سیستم در آزمایش‌های آزمایشگاهی هم دندان‌ها را روشن و هم محافظت کرد.

مین شینگ، نویسنده اول این مطالعه، می‌گوید: «این کار یک استراتژی سفید کردن دندان در خانه و ایمن ارائه می‌دهد که سفید کردن، ترمیم مینای دندان و تعادل میکروبیوم را برای سلامت دهان و دندان در درازمدت ادغام می‌کند.»

سفید کردن دندان با استفاده از نوارها، ژل‌ها و دهانشویه‌های مبتنی بر پراکسید، گزینه‌ای محبوب در بین مصرف‌کنندگان برای سفید کردن دندان‌های لکه‌دار است. این نوع سفید کردن شیمیایی، گونه‌های اکسیژن فعال (ROS) تولید می‌کند، ترکیباتی که مولکول‌های ایجادکننده لکه را تجزیه می‌کنند.

اما علاوه بر از بین بردن لکه‌ها، بسیاری از تکنیک‌های سفید کردن می‌توانند به مینای دندان آسیب برسانند که ممکن است منجر به لکه‌دار شدن مجدد آسان‌تر یا سایر مشکلات دهان و دندان شود.

 اکنون، شینگ، ونهائو کیان، شوان‌یونگ لیو، جیاجون کیو و همکارانش در حال توسعه یک ترکیب سفیدکننده دندان هستند که هنگام فعال شدن توسط ارتعاشات مسواک برقی، ROS تولید می‌کند و همزمان دندان‌ها را تقویت و ترمیم می‌کند.

محققان یون‌های استرانسیم و کلسیم را با تیتانات باریم در یک محلول ترکیب کردند و سپس آن را گرم کرده و به پودر سرامیکی به نام BSCT تبدیل کردند. وقتی این پودر ارتعاش می‌کند، یک میدان الکتریکی کوچک - پدیده‌ای که به عنوان اثر پیزوالکتریک شناخته می‌شود، ایجاد می‌کند که باعث واکنش‌های شیمیایی مولد ROS می‌شود.

در آزمایش‌های اولیه آزمایشگاهی با استفاده از دندان‌های انسان که به طور مصنوعی با چای و قهوه رنگ‌آمیزی شده بودند، چهار ساعت مسواک زدن با BSCT و یک مسواک برقی باعث سفید شدن قابل مشاهده شد. پس از ۱۲ ساعت مسواک زدن، دندان‌های درمان شده تقریباً ۵۰٪ سفیدتر از گروه کنترل بودند که به همان روش رنگ‌آمیزی شده بودند اما با محلول نمکی مسواک زده شده بودند.

برای دندان‌هایی با مینای دندان و عاج آسیب‌دیده، مسواک زدن با BSCT این اجزای ساختاری را بازسازی کرد زیرا یون‌های استرانسیم، کلسیم و باریم موجود در پودر، رسوباتی را روی سطح دندان تشکیل می‌دادند.

در مرحله بعد، محققان این پودر را روی موش‌هایی که رژیم غذایی پرقند داشتند، آزمایش کردند.

 مسواک زدن روزانه به مدت یک دقیقه به مدت چهار هفته با استفاده از BSCT به بازیابی میکروبیوم دهان موش‌ها کمک کرد، باکتری‌های Porphyromonas gingivalis و Staphylococcus aureus که باعث پریودنتیت می‌شوند را از بین برد و التهاب را کاهش داد.

اگرچه آزمایش‌های فعلی هنوز پودر BSCT را در فرمول خمیردندان وارد نکرده‌اند، محققان می‌گویند که این مطالعه گامی به سوی یک درمان جدید و مؤثر در خانه برای سفید کردن ایمن دندان‌ها و ارتقاء سلامت دهان و دندان است.

 

تاریخ:1404/11/26

مهسا نعمتی

مواد هیبریدی جدید، عناصر کمیاب را بدون مواد شیمیایی مضر جدا می‌کنند

عناصر خاکی کمیاب (REEs) برای فناوری‌های روزمره مانند تلفن‌های هوشمند، چراغ‌های LED، توربین‌های بادی و بسیاری از کاربردهای پزشکی ضروری هستند.

 در عین حال، زنجیره‌های تأمین به دلیل تمرکز جغرافیایی تولید تحت فشار هستند و زباله‌های الکترونیکی در سراسر جهان در حال افزایش است.

یکی از چالش‌های استخراج عناصر کمیاب خاکی این است که آنها فقط در مقادیر کم وجود دارند و از نظر شیمیایی تقریباً یکسان رفتار می‌کنند. این امر جداسازی آنها به صورت جداگانه را به یک چالش فنی بزرگ تبدیل می‌کند.

یک محقق دکترا در دانشگاه هلسینکی مجموعه‌ای از مواد هیبریدی جدید را توسعه داده است که می‌توانند عناصر کمیاب خاکی را به صورت انتخابی از یکدیگر جدا کنند.

 این مواد یک جزء آلی (آمینوفسفونات‌ها) را با یک چارچوب اکسید زیرکونیوم معدنی ترکیب می‌کنند.

مواد هیبریدی جامد می‌توانند به صورت انتخابی به هم متصل شوند و بین عناصر کمیاب خاکی مشابه از نظر شیمیایی تمایز قائل شوند، بدون اینکه در مراحل اولیه جداسازی به مواد شیمیایی خشن یا خطرناک متکی باشند و جایگزینی پاک‌تر و ایمن‌تر برای روش‌های سنتی ارائه دهند.

اقتصاد چرخشی و تأمین امنیت

مواد جدید تحت شرایط رادیوشیمیایی عملکرد قابل اعتمادی دارند. این بدان معناست که آنها به طور منحصر به فردی برای تولید رادیونوکلئیدهای مهم پزشکی مناسب هستند، حوزه‌ای که با افزایش تقاضای جهانی برای رادیونوکلئیدهای پزشکی، اهمیت روزافزونی پیدا می‌کند.

اوتاکی خاطرنشان می‌کند: "جداسازی سنتی عناصر کمیاب خاکی به استخراج حلال فشرده و در مقیاس بزرگ متکی است که ضایعات شیمیایی مایع قابل توجهی تولید می‌کند."

با مواد جدید، عناصر کمیاب خاکی همچنین می‌توانند از بخش‌های زباله الکترونیکی پیش‌فرآوری شده تصفیه شوند، نه اینکه صرفاً به استخراج جدید متکی باشند.

اوتاکی می‌گوید: "این امر تأمین امنیت را تقویت می‌کند، از اقتصاد چرخشی پشتیبانی می‌کند و به توسعه فناوری‌های انرژی پاک‌تر و کاربردهای پزشکی پیشرفته کمک می‌کند."

 

تاریخ:1405/3/31

مهسا نعمتی

فناوری نانو مبتنی بر نور، جایگزین بالقوه‌ای برای شیمی‌درمانی و پرتودرمانی ارائه می‌دهد

محققان دانشگاه نیویورک ابوظبی، فناوری نانوی جدیدی مبتنی بر نور توسعه داده‌اند که می‌تواند نحوه تشخیص و درمان برخی سرطان‌ها را بهبود بخشد و جایگزینی دقیق‌تر و احتمالاً کم‌ضررتر برای شیمی‌درمانی، پرتودرمانی و جراحی ارائه دهد.

این مطالعه، درمان فوتوترمال را که یک رویکرد درمانی است که از نور برای تولید گرما در داخل تومورها و از بین بردن سلول‌های سرطانی استفاده می‌کند، پیشرفت می‌دهد.

این تحقیق در مجله Cell Reports Physical Science منتشر شده است.

تیم NYU Abu Dhabi نانوذرات ریز، زیست سازگار و زیست تخریب پذیری را طراحی کردند که حاوی رنگی هستند که توسط نور نزدیک به مادون قرمز فعال می‌شود.

 هنگامی که این ذرات در معرض این نور قرار می‌گیرند، گرم می‌شوند و به بافت تومور آسیب می‌رسانند و در عین حال آسیب به سلول‌های سالم را به حداقل می‌رسانند.

 نور نزدیک به مادون قرمز به طور خاص انتخاب شد زیرا نسبت به نور مرئی تا عمق بیشتری از بدن نفوذ می‌کند و در نتیجه امکان درمان تومورهایی را که نزدیک به سطح نیستند، فراهم می‌کند.

یک چالش کلیدی در درمان فوتوترمال، پایدار نگه داشتن ماده حساس به نور در بدن و رساندن موثر آن به تومورها است.

 بسیاری از عوامل فوتوترمال موجود به سرعت تجزیه می‌شوند، از جریان خون پاک می‌شوند یا نمی‌توانند به طور موثر وارد سلول‌های سرطانی شوند.

یک چالش کلیدی در درمان فوتوترمال، پایدار نگه داشتن ماده حساس به نور در بدن و رساندن موثر آن به تومورها است.

 بسیاری از عوامل فوتوترمال موجود به سرعت تجزیه می‌شوند، از جریان خون پاک می‌شوند یا نمی‌توانند به طور موثر وارد سلول‌های سرطانی شوند.

برای حل این مشکل، محققان نانوذراتی ساخته شده از هیدروکسی آپاتیت، یک ماده معدنی موجود در استخوان‌ها و دندان‌ها، تولید کردند.

این ذرات با لیپیدها و پلیمرها پوشانده شده‌اند که به آنها کمک می‌کند تا مدت بیشتری در جریان خون گردش کنند و از تشخیص سیستم ایمنی جلوگیری کنند و به این ترتیب مواد درمانی بیشتری به تومورها برسند.

 این ذرات همچنین از محیط اسیدی ملایم موجود در تومورها بهره می‌برند. یک پپتید (یک پروتئین کوچک) روی سطح آنها تحت این شرایط فعال می‌شود و به نانوذرات کمک می‌کند تا به طور موثر وارد  شوند و در عین حال تا حد زیادی از بافت سالم دوری کنند.

محققان دریافتند که نانوذرات بسیار پایدار هستند، به طور مؤثر از محموله رنگی در برابر تخریب محافظت می‌کنند و به طور مؤثر در تومورها تجمع می‌یابند.

پس از فعال شدن توسط نور نزدیک به مادون قرمز، آنها گرمای موضعی ایجاد می‌کنند که بافت تومور را از بین می‌برد و سیگنال‌های فلورسنت و حرارتی تولید می‌کنند که امکان مشاهده تومورها و نظارت بر اثرات درمان را در زمان واقعی فراهم می‌کند.

مازین مغذوب، نویسنده ارشد این مطالعه و دانشیار زیست‌شناسی در دانشگاه نیویورک ابوظبی، گفت: "این کار، درمان و تصویربرداری هدفمند را در یک سیستم واحد، زیست سازگار و زیست تخریب پذیر گرد هم می‌آورد. با پرداختن به چالش‌های کلیدی در رساندن عوامل درمانی به تومورها، رویکرد ما پتانسیل بهبود دقت درمان سرطان را دارد."

این یافته‌ها نوید این نانوذرات را به عنوان یک سیستم یکپارچه برای تشخیص و درمان سرطان و گامی مهم به سوی درمان‌های سرطان مبتنی بر نور ایمن‌تر و مؤثرتر برجسته می‌کند.

 

تاریخ:1405/3/12

مهسا نعمتی

نانوبادی‌ها درمانی برای افسردگی مقاوم به درمان

یک مطالعه جدید به رهبری دکتر کریل مارتمیانوف از دانشکده پزشکی دانشگاه میامی میلر و همکاران بین‌المللی‌اش، رویکرد جدیدی را برای درمان افسردگی برجسته می‌کند که بسیاری از محدودیت‌های داروهای ضد افسردگی سنتی را دور می‌زند.

این تیم یک داروی بیولوژیکی مبتنی بر پروتئین بسیار گزینشی به نام نانوبادی توسعه داده است که یک گیرنده مغزی تازه کشف شده مرتبط با افسردگی را هدف قرار می‌دهد.

این نانوبادی هنگامی که در مدل‌های پیش‌بالینی تزریق شد، اثرات ضد افسردگی سریع و پایداری ایجاد کرد و یک مسیر درمانی جدید بالقوه برای یکی از فراگیرترین اختلالات سلامت روان در جهان ارائه داد.

 این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.

هدف قرار دادن یک گیرنده گلیسین تازه شناسایی شده در مغز

اختلال افسردگی اساسی شایع است، اما بسیاری از درمان‌های موجود به کندی عمل می‌کنند یا نمی‌توانند به تعدادی از بیماران کمک کنند.

 این بیماری که به عنوان افسردگی مقاوم به درمان شناخته می‌شود، میلیون‌ها نفر را بدون راه‌حل‌های درمانی کافی رها می‌کند.

 این امر مستلزم شناسایی و بهره‌برداری از اهداف کاملاً جدید برای مبارزه با این بیماری است.

اخیراً، دانشمندان mGlyR (مخفف گیرنده گلیسین متابوتروپیک) را به عنوان یک بازیگر کلیدی در زیست‌شناسی افسردگی شناسایی کرده‌اند.

این گیرنده در قشر جلوی مغز، ناحیه‌ای از مغز که مسئول تصمیم‌گیری و کنترل عاطفی است، بسیار فعال است.

 در افرادی که به افسردگی مبتلا هستند، سطح mGlyR بالا می‌رود. به همین ترتیب، مدل‌های پیش‌بالینی که برای فقدان mGlyR مهندسی شده‌اند، افزایش تاب‌آوری در برابر استرس و کاهش رفتارهای شبه افسردگی را نشان می‌دهند.

از آنجا که داروهای سنتی مولکول‌های کوچک در هدف‌گیری دقیق گیرنده‌هایی مانند mGlyR مشکل دارند، دکتر مارتمیانوف، که اخیراً به عنوان استاد و رئیس گروه فیزیولوژی و بیوفیزیک در دانشکده میلر منصوب شده است، بررسی کرد که آیا یک درمان بیولوژیکی، به ویژه یک نانوبادی می‌تواند به طور مؤثرتری این گیرنده را مهار کند.

 این آنتی‌بادی‌های تک دامنه کوچک و اختصاصی هستند و می‌توانند به اهدافی که برای داروهای بیولوژیکی بزرگتر غیرقابل دسترسی هستند، برسند.

دکتر مارتمیانوف گفت: "نانوبادی‌ها به طور سنتی برای درمان اختلالات سیستم عصبی استفاده نشده‌اند. با این حال، این روند با افزایش شواهد مبنی بر نفوذ آنها به مغز، در حال تغییر است."

مهندسی یک نانوبادی دقیق

برای ایجاد چنین ابزاری، محققان از روشی برای انتخاب آنتی‌بادی‌های تک دامنه‌ای با اتصال قوی و اختصاصی استفاده کردند.

 از میان ده‌ها نامزد، نانوبادی Nb20 به دلیل اتصال محکم به بخشی از گیرنده که مولکول‌هایی مانند گلیسین را تشخیص می‌دهد، برجسته شد.

آزمایش‌های آزمایشگاهی نشان داد که Nb20 به شدت و به طور انتخابی به mGlyR متصل می‌شود اما به گیرنده‌های مشابه متصل نمی‌شود و این دقت آن را تأیید می‌کند.

در مرحله بعد، تیم بررسی کرد که چگونه Nb20 عملکرد mGlyR را در داخل سلول‌ها تغییر می‌دهد.

 mGlyR به روشی غیرمعمول کار می‌کند و از طریق یک کمپلکس پروتئینی سیگنال می‌دهد که به خاموش کردن پروتئین‌های G هتروتریمری کمک می‌کند.

 هنگامی که این ترمز فعال می‌شود، برخی از نورون‌ها کمتر تحریک‌پذیر می‌شوند، اثری که با رفتارهای شبه افسردگی در مدل‌های حیوانی مرتبط است.

Nb20 با این ترمز تداخل می‌کند. آزمایش‌ها در سلول‌های انسانی نشان داد که Nb20 از فعال شدن کمپلکس توسط mGlyR جلوگیری می‌کند، که به نوبه خود به پروتئین‌های G اجازه می‌دهد تا آزادانه‌تر سیگنال دهند.

 این سطح بالاتر از سیگنالینگ به عنوان عامل ایجاد اثرات ضد افسردگی شناخته شده است.

اثرات سریع ضد افسردگی

قابل توجه‌ترین یافته‌ها از مطالعات درون تنی (in vivo) حاصل شد.

 Nb20 رفتارهای قدرتمندی شبیه به داروهای ضد افسردگی نشان داد. این اثرات با اثرات کتامین، یک داروی ضد افسردگی که اخیراً تأیید شده و خطرات قابل توجهی از عوارض جانبی را به همراه دارد، رقابت می‌کرد.

Nb20 اثرات ضد افسردگی سریعی ایجاد کرد که حداقل دو هفته پس از یک بار درمان ادامه داشت، که مدت زمان غیرمعمول طولانی برای یک مداخله بیولوژیکی است.

 نکته قابل توجه این است که Nb20 همچنین هنگامی که به صورت غیرتهاجمی از طریق مسیر داخل بینی تجویز می‌شد، به سادگی با قرار دادن آن در سوراخ‌های بینی مؤثر بود.

نانوبادی همچنین افزایش ناشی از استرس در کورتیکوسترون، یک هورمون کلیدی مرتبط با افسردگی، را عادی کرد.

 مطالعات الکتروفیزیولوژیکی بیشتر نشان داد که Nb20 تحریک‌پذیری نورون‌ها را در قشر پیش‌لیمبیک، ناحیه‌ای که در تنظیم خلق و خو نقش دارد، افزایش می‌دهد.

پیامدهایی برای درمان‌های آینده

این مطالعه از جمله اولین مطالعاتی است که نشان می‌دهد یک داروی بیولوژیکی که به سمت یک هدف مغزی هدایت می‌شود، اثربخشی درمانی قابل توجهی دارد.

در مورد این مطالعه، نانوبادی اثرات ضد افسردگی قوی با انتقال غیرتهاجمی ایجاد کرد. اگر تحقیقات آینده ایمنی، اختصاصیت و اثربخشی مشابه را در انسان تأیید کند، درمان‌های مبتنی بر نانوبادی می‌توانند یک کلاس کاملاً جدید از داروهای ضد افسردگی با قابلیت شروع سریع، انتخاب‌پذیری بالا و تحمل‌پذیری بهبود یافته را ارائه دهند.

مراحل بعدی شامل بهینه‌سازی Nb20 برای استفاده انسانی، ارزیابی بیشتر اثرات بالقوه خارج از هدف، بهبود نفوذ به مغز و ارزیابی ایمنی درازمدت است، حوزه‌هایی که تیم دکتر مارتمیانوف در حال حاضر به طور فعال با همکاری شرکت بیوتکنولوژی EvoDenovo, Inc. برای تسریع رساندن درمان‌ها به کلینیک دنبال می‌کند.

در حالی که کارهای قابل توجهی در پیش است، یافته‌های فعلی یک طرح امیدوارکننده برای درمان‌های مبتنی بر بیولوژیک برای اختلالات مغزی دشوار درمان ارائه می‌دهند.

 

دکتر مارتمیانوف می‌گوید: «استفاده از داروهای بیولوژیک، آغازگر دوران جدیدی از توسعه‌ی دسته‌ای کاملاً جدید از داروهای قوی و انتخابی برای درمان طیف وسیعی از اختلالات مغزی است که ممکن است شامل طیف وسیعی از بیماری‌های ناتوان‌کننده‌ی عصبی-روانی، عصبی-رشدی و عصبی-تخریبی باشد.»

 

تاریخ:1404/11/19

مهسا نعمتی