وبلاگ

بر اساس آزمایش خون، تشخیص بیماری های ژنتیکی نادر، تشخیص سرطان یا تعیین سطح التهاب در بدن امکان پذیر است. علاوه بر این، با توجه به توسعه سریع تشخیص پزشکی مبتنی بر تجزیه و تحلیل زیست سیال، تلاش‌های زیادی در سراسر جهان برای انطباق رویکردهای پزشکی انجام می‌شود و پزشکی شخصی‌سازی شده را به پارادایم مراقبت‌های بهداشتی آینده تبدیل می‌کند.

با حرکت در این مسیر، دانشمندان موسسه شیمی فیزیک آکادمی علوم لهستان (IPC PAS) تحقیقات خود را در مورد پپتیدهای منحصر به فرد برای استفاده در حسگرهای جدید برای تشخیص سریع و آسان بسیاری از بیماری ها ارائه کردند.

التهاب مکانیسم دفاعی طبیعی بدن در برابر پاتوژن ها یا مواد شیمیایی مضر است که باعث علائم حاد مانند درد، تورم، قرمزی یا کبودی می شود. این مکانیسم شامل تولید شدید مولکول های خاص توسط بدن مانند سیتوکین ها است که در برابر عفونت استفاده می شود و با چنین علائمی به راحتی می توان التهاب را تشخیص داد.

با این حال، برخی از واکنش های التهابی قابل مشاهده نیستند و می توانند بسیار بیشتر از یک عفونت ناگهانی طول بکشند. اگر سلول های التهابی برای مدت طولانی بماند التهاب مزمن می تواند توسعه یابد. التهاب مزمن می تواند نشان دهنده انواع مشکلات سلامتی از جمله بیماری های خودایمنی و سرطان باشد که غلبه بر آنها دشوار است.

تشخیص روند التهابی در بدن به راحتی از طریق خون انجام می شود، در حالی که ردیابی روند التهاب داستان دیگری است. به طور معمول، درجه عفونت با تمرکز بر سطح پروتئین واکنشی C، شناخته شده به عنوان CRP، یک نشانگر زیستی رایج برای افزایش زودهنگام شرایط مختلف التهابی در بدن، ارزیابی می شود.

ظاهر آن در پلاسما بر اساس پاسخ بدن به افزایش سطح سیتوکین ها در طول التهاب است، زمانی که کبد CRP تولید می کند. سطح آن همچنین می تواند علت التهاب را تشخیص دهد. به عنوان مثال، افزایش سطح CRP ممکن است به عفونت های ویروسی اشاره داشته باشد، در حالی که سطح بسیار بالا مشخصه عفونت های باکتریایی است.

سطوح خونی این مولکول حلقه‌ای شکل با هر دفاع التهابی، نه تنها در برابر عفونت‌ها، بلکه به عنوان پاسخی به آسیب بافتی، که باعث ایجاد التهاب در انواع بافت‌ها نیز می‌شود، به سرعت و به طور مشخص تغییر می‌کند. در حال حاضر، نظارت بر سطوح CRP می تواند اطلاعات ارزشمند و دقیقی در مورد پیشرفت بیماری ارائه دهد.

در پی این زمینه، محقق IPC PAS، دکتر Katarzyna Szot-Karpińska، برهمکنش های پروتئین-پپتید، به ویژه بین CRP و مواد متصل شونده به CRP را مطالعه کرد. او روی پپتیدها به دلیل پایداری بالاتر آنها در شرایط تخریب سخت، هزینه کمتر و پتانسیل استفاده موثرتر در حسگرهای زیست پزشکی نسبت به آنتی بادی ها که رایج ترین گیرنده های CRP هستند، تمرکز کرد.

در مقاله ای که در شیمی تجزیهمحققان از روش نمایش فاژ برای شناسایی فاژهای متصل به CRP استفاده کردند. شناسایی چنین فاژهایی امکان تعیین توالی پپتیدهای نمایش داده شده بر روی سطح فاژهای با میل ترکیبی بالا برای CRP را ممکن می سازد.

یکی از محرک های اصلی این تحقیق، مسئله نظارت بر التهاب طولانی مدت با استفاده از یک پلت فرم الکتروشیمیایی اصلاح شده با مولکول های پایدار به عنوان جایگزینی برای آنتی بادی ها است. پپتیدهای انتخاب شده سنتز و به طور کامل مشخص شدند و برهمکنش آنها با CRP مورد بررسی قرار گرفت، که منجر به شناسایی سه مولکول اتصال دهنده CRP مشتق شده از فاژ شد.

پپتید با بالاترین میل ترکیبی برای CRP روی الکترودها برای استفاده بعدی به عنوان حسگر CRP الکتروشیمیایی تثبیت شد. تکنیک های بیولوژیکی و فیزیکوشیمیایی برای درک مکانیسم های تعامل پروتئین-پپتید و پروتئین-پپتید مورد استفاده قرار گرفت.

دکتر Katarzyna Schott-Karpinska، دانشمندی که روی این پروژه کار می کند، گفت: «در مطالعات خود، ما برای اولین بار نشان دادیم که یک پپتید 12 مریی شناسایی شده از یک کتابخانه فاژ برای تشخیص CRP استفاده شده است. پپتیدهای شناسایی شده مشخص شدند و تعاملات آنها با CRP برای کاربرد در یک پلت فرم حسگر مورد مطالعه قرار گرفت و رویکرد جدیدی را برای توسعه حسگرهای زیست پزشکی نشان داد.

نتایج شگفت‌انگیز بود و نشان‌دهنده زمینه جدیدی برای تحقیقات الکتروشیمیایی بود. ماده جدید روی الکترود نسبت به آنتی بادی های مورد استفاده در ELISA میل ترکیبی بیشتری برای CRP نشان داد. علاوه بر این، کارایی تشخیص برای پپتید انتخاب شده، حتی در حضور سه پروتئین مداخله‌گر، امیدوارکننده بود. علاوه بر این، هیچ ماده شیمیایی اضافی مورد نیاز نیست، و این باعث می شود که تشخیص سازگارتر با محیط زیست نسبت به تکنیک های کلاسیک باشد.

علاوه بر این، شبیه‌سازی‌های نظری، از جمله تحلیل‌های مدل‌سازی محاسباتی، که با همکاری پروفسور اسلاومیر فیلیپک از دانشگاه ورشو انجام شد، برای تکمیل مطالعات بیولوژیکی و فیزیکوشیمیایی به کار گرفته شد و نتایج شگفت‌آوری به همراه داشت.

در مطالعات سیلیکو، ویژگی اتصال پپتیدهای خاص به CRP را روشن می کند. نتایج نشان می دهد که کدام پپتید از لیست گزینه ها بهترین عامل اتصال CRP است و مطالعه تجربی را تایید می کند. تاکنون ترکیب تجربی و مطالعات نظری بهینه سازی فرآیند غربالگری، در نتیجه سرعت بخشیدن به تحقیق.

“ارزش افزوده این کار ادغام روش های تجربی با تحلیل مدل سازی محاسباتی است. مدل سازی از توالی های اسید آمینه پپتیدی شناخته شده تایید می کند که پپتید P3 بهترین چسب برای CRP است. چنین رویکرد ترکیبی قبلا گزارش نشده است و نشان می دهد که چگونه روشهای عددی/در آنالیز سیلیکونی می‌تواند جایگزین یا بهبود تکنیک‌های آزمایشی فشرده شود.”

استفاده از داکینگ مولکولی برای شناسایی بهترین بایندرها، کاربرد مواد شیمیایی را که برای توسعه شیمی سبزتر حیاتی است، حذف می کند. این مطالعه یک رویکرد عددی برای شناسایی ویژگی‌های اتصال پپتیدها را تأیید می‌کند و یک گام مهم به سمت حسگرهای مبتنی بر پپتید را نشان می‌دهد. همچنین، اگر بدانیم اتصال چگونه کار می‌کند، در آینده می‌توانیم توالی پپتیدی را با تغییر، به عنوان مثال، یکی از اسیدهای آمینه برای رسیدن به بهترین مولکول اتصال به هدف مورد مطالعه، مانند نشانگرهای زیستی بیماری، تنظیم کنیم. کارپینسکا را شلیک کرد

چنین رویکرد محاسباتی برای سنجش CRP با استفاده از پپتیدها قبلاً توصیف نشده است و روند جدیدی را در تحقیقات نشان می دهد که در آن محاسبات می تواند از تکنیک های تجربی دشوار پشتیبانی کند.

روش پیشنهادی امکان پیگیری روند التهاب را فراهم می‌کند و بررسی انتخابی و حساس سطح CRP را با استفاده از مولکول‌های بسیار کوچکتر و پایدارتر از آنچه در حال حاضر استفاده می‌شود، ممکن می‌سازد. این کار بدون درگیر شدن بسیاری از روش ها و تکنیک های مختلف در زمینه های مختلف امکان پذیر نبود که نیاز عمیق به بین رشته ای بودن در علم، به ویژه در مراقبت های بهداشتی را اثبات می کند.

این نشان دهنده اهمیت ترکیب مطالعات تجربی با مطالعه عمیق برهمکنش های بین مولکولی است. تحقیقات توصیف شده می تواند در تشخیص و درمان التهاب، به ویژه در درازمدت، تغییر دهنده بازی باشد التهاب دوره ها یا حتی دستگاه های آزمایشگاهی جدید برای پزشکی شخصی، توسعه دارو و تحویل دارو. این تیم به دنبال گیرنده های جدید برای نشانگرهای بیماری و راه حل های جدید برای مطالعه برهمکنش های مولکولی است.