تکنیک جدید برای اندازه گیری آسیب DNA می تواند درمان سرطان و پاسخ اضطراری رادیولوژیکی را بهبود بخشد

دانشمندان انستیتوی استاندارد و فناوری (NIST) فناوری جدیدی را برای اندازه گیری نحوه آسیب رساندن به مولکول های DNA ایجاد کرده اند. این تکنیک جدید ، که DNA را از طریق دهانه های ریز به نام نانوذرات عبور می دهد ، آسیب تابش را بسیار سریعتر و دقیق تر از روشهای موجود تشخیص می دهد. این می تواند منجر به بهبود پرتودرمانی برای سرطان و مراقبت شخصی تر از افراد در شرایط اضطراری رادیولوژی شود.

جوزف رابرتسون ، دانشمند فیزیکی NIST گفت: “با سنجش نانوپور ، ما فقط آسیب تابش را اندازه گیری نمی کنیم ؛ ما در حال بازنویسی قوانینی هستیم که چقدر سریع و مؤثر می توانیم به مراقبت از سرطان و شرایط اضطراری پاسخ دهیم.”

این تحقیق اکنون با استفاده از DNA با دقت تهیه شده در یک لوله آزمایش ، در آزمایشگاه نشان داده شده است. برنامه های آینده شامل تهیه یک نسخه قابل حمل از فناوری و استفاده از تکنیک برای اندازه گیری آسیب تابش به DNA استخراج شده از سلولهای بیولوژیکی و بافت ها است.

فناوری جدید چگونه کار می کند

روشهای فعلی برای اندازه گیری اثرات بیولوژیکی تابش کند و اغلب در ارائه نتایج در صورت لزوم ، به ویژه در شرایط پزشکی و اضطراری ناکارآمد است. برای ارزیابی آسیب تابش در فردی که در معرض تابش قرار دارد ، متخصصان پزشکی نمونه خون را می گیرند و یا تعداد سلول های مرده را حساب می کنند (فرایندی که حداقل دو روز طول می کشد) یا سلولهای کشت از نمونه برای تشخیص ناهنجاری های کروموزومی (که حداقل سه روز طول می کشد).

این تکنیک های موجود دارای محدوده محدودی هستند و نمی توانند دوزهای بالاتر از 5 خاکستری را اندازه گیری کنند ، که پایین تر از آن چیزی است که فرد ممکن است در یک حادثه رادیولوژیکی اصلی در معرض آن قرار گیرد. خاکستری (GY) واحدی است که میزان انرژی تابش جذب شده توسط بدن یا یک جسم در هر کیلوگرم جرم را بیان می کند.

تکنیک جدید ، منتشر شده در شیمی تحلیلیبا به ویژه برای اندازه گیری دوزهای بین 2 Gy و 10 Gy مؤثر است – دامنه مهمی از قرار گرفتن در معرض تابش در انسان که نیاز به مراقبت فوری پزشکی دارد. این می تواند در عرض چند دقیقه و نه روز ، با دقت قابل توجهی بالاتر از گذشته قابل دستیابی باشد.

این روش از این واقعیت استفاده می کند که تابش یونیزه ، مانند اشعه ایکس و پرتوهای گاما ، DNA را به قطعات کوچکتر می شکند.

برای نشان دادن رویکرد جدید ، محققان از نمونه های DNA آسیب دیده به تابش استفاده کردند. آنها قطعات DNA را از طریق یک نانوپور عبور دادند ، که جریان الکتریکی از طریق آن جریان داشت. مولکول های DNA که از طریق نانوپور عبور می کنند باعث ایجاد اختلال در جریان می شوند. با نظارت بر این تغییرات ، محققان می توانند تعداد قطعات DNA را که از نانوپور عبور می کنند اندازه گیری کرده و طول آنها را تعیین کنند. این اطلاعات به محققان اجازه می دهد تا دوز تابش مؤثر را که بر DNA تأثیر می گذارد ، به طور دقیق محاسبه کنند.

درمان های خیاطی برای نتایج بهتر

در تلاش برای تقویت درمان سرطان ، نظارت بر زمان واقعی از قرار گرفتن در معرض تابش ضروری است.

رابرتسون گفت: “پرتودرمانی بیش از حد می تواند نتواند سلولهای سرطانی را از بین ببرد ، در حالی که بیش از حد می تواند به بافت سالم آسیب برساند.” “توانایی نظارت بر قرار گرفتن در معرض تابش در زمان واقعی به این معنی است که پزشکان می توانند درمان ها را برای اطمینان از دوز مناسب تنظیم کنند.”

این فناوری همچنین می تواند پیگیری کند که تومور به خوبی به تابش پاسخ می دهد و امکان تنظیم شخصی در درمان را فراهم می کند. با اندازه گیری مستقیم آسیب DNA در سلولهای سرطانی ، پزشکان می توانند روشهای درمانی را به طور دقیق تر به هر بیمار تنظیم کنند.

پاسخ سریع در مواقع اضطراری

در موارد اضطراری رادیولوژیکی مانند حوادث هسته ای یا مسمومیت با اشعه ، توانایی ارزیابی سریع قرار گرفتن در معرض تابش بسیار مهم است. روشهای سنتی ممکن است روزها طول بکشد ، اما با این فناوری جدید ، اولین پاسخ دهندگان می توانند در عرض چند دقیقه داده های زمان واقعی را بدست آورند.

رابرتسون گفت: “این به تیم های پزشکی اجازه می دهد تا به سرعت مراقبت از افراد در معرض خطر را در اولویت قرار دهند.”

دستیابی به موفقیت NIST می تواند پاسخ های مربوط به شرایط اضطراری تابش را تغییر داده و با اطمینان از دریافت افراد مراقبت مناسب در اسرع وقت ، به نجات جان کمک کند.

تعهد به بهداشت عمومی و ایمنی

یکی از مهمترین مزایای این فناوری قابلیت حمل بالقوه آن است. محققان NIST با شرکای صنعت همکاری می کنند تا وسیله ای را تهیه کنند که به اندازه یک تلفن هوشمند کوچک و مقرون به صرفه باشد و آن را در بیمارستان ها ، شرایط واکنش اضطراری و حتی تنظیمات میدانی به راحتی در دسترس قرار دهد. در سالهای آینده ، محققان امیدوارند که برای ایجاد یک دستگاه نمونه اولیه با اشخاص تجاری همکاری کنند.

این فناوری نه تنها نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در اندازه گیری آسیب DNA است بلکه بر تعهد NIST برای تقویت سلامت عمومی و ایمنی از طریق علم نوآورانه تأکید می کند.

رابرتسون گفت: “این فناوری صرفاً یک جهش به جلو نیست ؛ این یک زندگی است.” “با انجام اندازه گیری تابش دقیق و در دسترس ، ما در تلاش هستیم تا اطمینان حاصل کنیم که کمک همیشه در دسترس است.”

---

مقاله: مایکل لامونتاگن ، شانون م. نیول ، ایلیانا پازوس ، رونالد توش ، جرمی پولف ، مایکل زولاک و جوزف WF رابرتسون. بیودزیمتری تک مولکول. شیمی تحلیلی. منتشر شده به صورت آنلاین 20 آگوست 2025. doi: 10.1021/acs.analchem.5c03303