مسبار متوهج يشخص أمراض القلب والأوعية الدموية في بدايتها

 

اخر اخبار الكيمياء

الموجز

مسبار متوهج يشخص أمراض القلب والأوعية الدموية في بدايتها

تاريخ: 8 مايو 2021

مصدر: كلية لندن الإمبراطورية - انجلترا

ملخص: حصل فريق بحثي من قسم الكيمياء في جامعة لندن على براءة اختراع لأبتكارهم مسبارًا يتوهج glowing probe  عندما يكتشف أنزيماً مرتبطًا بتفاعلات يمكن أن تؤدي إلى حدوث جلطات دموية  blood clotsوسكتات دماغية strokes

 

 

الفريق البحثي

أظهر فريق الباحثين ، من قسم الكيمياء والمعهد الوطني للرئة والقلب في كلية لندن الإمبراطورية ، أن مسبارهم يكتشف وبسرعة وبدقة عالية الإنزيم في خلايا الإشريكية القولونية المعدلة.

ويقوم الفريق حالياً بتوسيع هذه الدراسة لإثبات هذا المفهوم ، والذي نُشر في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية وبتمويل من مؤسسة القلب البريطانية (BHF) ، على أمل إنشاء علاج سريع لأمراض القلب والأوعية الدموية في لحظة انتشارها.

 

 

أمراض القلب والأوعية الدموية

يمكن أن يؤدي تراكم اللويحات في الشرايين - المعروف باسم تصلب الشرايين - إلى مرض الشريان التاجي والسكتة الدماغية ، وهو أحد اهم الأسباب الرئيسية التي تؤدي للوفاة في جميع أنحاء العالم.

مع تقدم الإصابة بتصلب الشرايين ، يمكن أن يحدث نزيف داخل اللويحة (IPHs) عندما تنفصل أجزاء من اللويحة عن جدران الشريان. يمكن أن تؤدي هذه المشاكل إلى تكوين لويحات وجلطات دموية أكثر ضعفًا ، مما يحد من تدفق الدم إلى القلب والدماغ ويحتمل أن يؤدي إلى أمراض مزمنة أو أمراض خطيرة مثل السكتات الدماغية.

وبالتالي ، فإن الكشف عن المواد والعناصر الموجودة في الجسم وتأثيراتها على هذه الامراض سيوفر نظام تحذير ويعطي القدرة على التشخيص المبكر لأمراض الأوعية الدموية.

 

 

المسبار المتوهج

صمم فريق البحث مسبارًا كيميائيًا يمكنه اكتشاف الارتفاع في مستويات الإنزيم المصاحب لـ IPHs وكذلك الكشف عن عدم استقرار اللويحات التي تسبق  IPHs

قال البروفيسور نيكولاس لونغ ، قائد الدراسة المشارك ، من قسم الكيمياء في الجامعة: "كان التقدم في مجال أمراض القلب والأوعية الدموية المبكرة محدودًا وبطيئًا إلى حد ما ، لكن هذا المسبار الجديد ، وكذلك المسبار الذي نقوم بتطويره ، سيقودنا إلى إنجاز كبير لمعالجة هذه الأمراض من خلال إعطاء تنبيهات في بداية تكوينها والتحذير لأتخاذ التدابير اللازمة.

وأضاف الدكتور جو بويل ، المشارك في الدراسة ، من المعهد الوطني للقلب والرئة: "في نهاية المطاف ، يمكن أن يكون هذا المسبار من الادوات الأساس في تشخيص المرضى عند اي طبيب ، وكذلك في سيارات الإسعاف ، أو في المستشفيات من أجل التعرف السريع على أمراض القلب والأوعية الدموية. ويمكن أن يوفر هذا المسبار أيضًا تحليل لحظي للعمليات البيولوجية التي تقوم على أساسها أمراض الأوعية الدموية ، مما يوفر رؤى جديدة وطرقًا جديدة محتملة لتتبع تقدم المرض المزمن.

 

 

مكونات وطريقة عمل المسبار

يعمل المسبار من خلال الكشف عن إنزيم يتم إطلاقه بكميات كبيرة ، يُسمى الهيم أوكسيجيناز -1 (HO-1).  heme oxygenase-1 وكانت المحاولات السابقة لفحص هذا الأنزيم HO-1 غير موثوقة ولا يمكن استخدامها لاكتشاف اي تغيرات لحظية ، لكن هذا الاكتشاف الجديد يعالج هاتين المشكلتين اي أنه موثوق ويكتشف الأنزيم في وقت إطلاقه.

يتكون المسبار من مكونين يمكنهما استضافة جزيئات الفلورسنت fluorescent  (المتوهجة) أحدهما المانح donor ينقل الجزيئات الفلورية إلى المكون المستقبِل acceptor. عندما يتلامس المسبار مع انزيم HO-1 ، يتم قطع الرابطة بين المكونين ، مما يؤدي إلى تراكم جزيئات الفلورسنت في المكون المانح.

يتسبب هذا التراكم في زيادة شدة توهج المسبار التي يمكن اكتشافها باستخدام التحليل الطيفي.  في الاختبارات التي أجريت باستخدام خلايا الإشريكية القولونية المعدلة التي تحتوي على انزيمHO-1 البشري ، اكتشف الفريق زيادة بمقدار ستة أضعاف في توهج المسبار.

قال البروفيسور جيمس ليبر ، المدير الطبي المساعد في BHF: "تعتمد الأساليب الحالية للكشف عن الأمراض على تقنيات التصوير المعتمدة في المستشفى والتي تستغرق وقتًا طويلاً ومكلفة. وتهدف التكنولوجيا الحالية إلى إنتاج اختبار تشخيصي سريع وحساس يمكن استخدامه في حال ظهور الأعراض على المريض لأول مرة. سيسمح استخدام مثل هذا الاختبار بمعالجة أسرع وتحسين النتائج للمرضى الذين يعانون من هذه الأمراض. "

 

 

براءة اختراع

يقوم الفريق الآن بتوسيع دراساتهم لتشمل الخلايا الثديية والبشرية. وقد تمكن الفريق من الحصول مؤخرًا على براءة اختراع مسبارهم وتلقوا تمويلًا من مؤسسة القلب البريطانية لإنشاء جيل جديد من الاكتشافات لأمراض القلب والأوعية الدموية والأمراض التنكسية العصبية الأخرى ، وإجراء المزيد من التحقيقات البيولوجية المتعمقة للآليات الأساسية.

 

 

 

المصادر

1.       Materials provided by Imperial College London. Original written by Hayley Dunning. Note: Content may be edited for style and length.

2.      Edward R. H. Walter, Ying Ge, Justin C. Mason, Joseph J. Boyle, Nicholas J. Long. A Coumarin–Porphyrin FRET Break-Apart Probe for Heme Oxygenase-1. Journal of the American Chemical Society, 2021; 143 (17): 6460 DOI: 10.1021/jacs.0c12864