ดำเนินการโดยนักเรียนกลุ่ม BMI-107 Bubyakina O.V.

ไบโอชิปวินิจฉัย

การแนะนำ

ไมโครชิปชีวภาพเป็นหนึ่งในพื้นที่ทดลองทางชีววิทยาสมัยใหม่ที่เติบโตเร็วที่สุด ไบโอชิปมีสองประเภทหลัก ประเภทแรกคือไมโครอาร์เรย์ของสารประกอบต่างๆ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นโพลีเมอร์ชีวภาพ ตรึงบนพื้นผิวแก้ว ในไมโครหยดของเจล ในไมโครแคปิลลารี ไบโอชิปอีกประเภทหนึ่งคือ "ไมโครแล็บ" ที่ย่อส่วน ประสิทธิผลของไบโอชิปนั้นเกิดจากความเป็นไปได้ที่จะทำปฏิกิริยาและปฏิกิริยาเฉพาะของโมเลกุลไบโอโพลีเมอร์จำนวนมากพร้อมกัน เช่น DNA โปรตีน โพลีแซ็กคาไรด์ ซึ่งกันและกันและลิแกนด์โมเลกุลต่ำ ในการทดลองแบบคู่ขนานที่ค่อนข้างง่าย คุณสามารถรวบรวมและประมวลผลข้อมูลทางชีววิทยาจำนวนมหาศาลเกี่ยวกับองค์ประกอบแต่ละส่วนของไบโอชิปได้ นี่คือความคล้ายคลึงกันของข้อมูลพื้นฐานระหว่างไบโอชิปและไมโครชิปอิเล็กทรอนิกส์ อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างพื้นฐานหลายประการระหว่างกัน

ไบโอชิปคืออะไร?

ไมโครชิปชีวภาพเป็นกลุ่มเซลล์ที่อยู่บนพื้นผิวแก้วหรือพลาสติก ซึ่งเป็นอะนาล็อกขนาดเล็กที่ประกอบไปด้วยหลอดปฏิกิริยาหลายร้อยหรือหลายพันหลอดในคราวเดียว

เทคโนโลยีการผลิตชิปอาจแตกต่างกันไป

เรื่องราว
"ไบโอชิปรัสเซีย"

ไม่น่าเชื่อว่าอุปกรณ์ขนาดเล็กที่ติดตั้งบนกระจกสไลด์ (ชนิดที่มักวางยาไว้เพื่อการตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์) สามารถทดแทนอุปกรณ์ทั้งหมดได้ ห้องปฏิบัติการวินิจฉัย. แต่นี่เป็นเรื่องจริง! เช่นเดียวกับชิปอิเล็กทรอนิกส์ ไบโอชิปจะประมวลผลข้อมูลจำนวนมากโดยใช้การวิเคราะห์แบบคู่ขนาน พูดง่ายๆ ก็คือในเวลาเดียวกัน การวิเคราะห์ต่างๆ มากมาย - มากถึงหลายร้อย - ดำเนินการบนชิปตัวเดียว ที่น่าแปลกใจยิ่งกว่านั้นคือประวัติความเป็นมาของต้นกำเนิดของไบโอชิปซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ในประเทศล้วนๆ ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่ในต่างประเทศยังคงถูกเรียกว่า "ไบโอชิปรัสเซีย" ทุกอย่างเริ่มต้นในช่วงปลายทศวรรษที่ 80 ของศตวรรษที่ผ่านมา เมื่อทีมนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันอณูชีววิทยาของ Russian Academy of Sciences (IMB) ภายใต้การนำของนักวิชาการ Andrei Mirzabekov ในปี 2546 เริ่มผลิตแบบจำลองสากลขนาดเล็ก เครื่องวิเคราะห์ แน่นอนว่าแนวคิดนี้อยู่ในอากาศแล้ว แต่มีเพียงผู้เชี่ยวชาญเท่านั้นที่สามารถทำให้แนวคิดนี้เป็นจริงได้

ดังที่ Andrey Mirzabekov กล่าว ในเวลานั้นทั้งโลกรู้สึกทึ่งกับกระบวนการถอดรหัสจีโนมมนุษย์ และเขาและเพื่อนร่วมงานเสนอให้ใช้ไบโอชิปเพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ แต่ในไม่ช้าพวกเขาก็ตระหนักว่าอุปกรณ์ใหม่อาจมีประโยชน์ในการแก้ปัญหาต่างๆ ปัญหาในทางปฏิบัติเราจึงเร่งดำเนินการขั้นต่อไป - พัฒนาเทคโนโลยี และพวกเขาก็ทำสำเร็จในเรื่องนี้! Biochips ได้เริ่มเดินขบวนแห่งชัยชนะไปทั่วโลก ในช่วงกลางทศวรรษที่ 90 เมื่อมีการระดมทุน วิทยาศาสตร์รัสเซียนักวิชาการ Mirzabekov เกือบจะหยุดทำงานแล้วได้รับเชิญให้ไปที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Argonne ในสหรัฐอเมริกา เขาบอกว่าเขาจะทำงานในชิคาโกก็ต่อเมื่อมีการจัดตั้งกลุ่มวิจัยร่วมขึ้นที่นั่น ซึ่งจะรวมถึงผู้เชี่ยวชาญทั้งชาวอเมริกันและรัสเซียด้วย นี่คือวิธีที่นักชีววิทยาโมเลกุลชาวรัสเซียสามารถเอาชีวิตรอดจาก "ยุค 90 ที่สนุกสนาน" ซึ่งเป็นสิ่งที่ยากที่สุดสำหรับวิทยาศาสตร์ของรัสเซีย ในระหว่างการทำงานในสหรัฐอเมริกา พวกเขาได้รับสิทธิบัตรมากกว่า 10 ฉบับ ด้วยเงินที่เราได้รับ เราซื้ออุปกรณ์และสร้างห้องปฏิบัติการที่ครอบคลุมที่ IMB

“ไบโอชิปรัสเซีย” ซึ่งถูกเรียกในต่างประเทศนั้นได้รับการยอมรับ Motorola และ HP ซื้อสิทธิ์ในการใช้เทคโนโลยี จากนั้นจึงจดทะเบียนสิทธิบัตรสำหรับเทคโนโลยีที่ได้รับการดัดแปลง เพื่อเป็นการตอบสนอง นักวิทยาศาสตร์ของ IMB ได้พัฒนาและจดสิทธิบัตรเทคโนโลยีขั้นสูงยิ่งขึ้น

การโจมตีวัณโรค

วัตถุแรกที่ทดสอบวิธีการใหม่คือวัณโรค ทุกปี ผู้คนประมาณ 30 ล้านคนทั่วโลกติดเชื้อ และประมาณ 2 ล้านคนเสียชีวิตจากโรคนี้ สถานการณ์ที่ยากลำบากโดยเฉพาะเกี่ยวกับวัณโรคได้เกิดขึ้นในรัสเซียซึ่งในช่วงทศวรรษที่ 90 เนื่องจากมีสถานการณ์มากมาย ปัญหาสังคมสาเหตุของวัณโรค - มัยโคแบคทีเรียหรือที่เรียกกันว่า Koch bacilli ได้กลายพันธุ์กลายเป็นภูมิคุ้มกันต่อยาแผนโบราณ จนถึงปัจจุบันมีการรู้จักสายพันธุ์กลายพันธุ์ประมาณ 40 สายพันธุ์ ด้วยวิธีการแบบดั้งเดิมหลังจากตรวจพบวัณโรคในผู้ป่วยแล้ว วิธีการเอ็กซ์เรย์ได้รับการรักษาด้วยยาที่เรียกว่ายากลุ่มแรกซึ่งรวมถึง rifampicin และ isoniazid ดำเนินการควบคู่กันไป การตรวจทางจุลชีววิทยาเชื้อโรคเพื่อตรวจสอบความไวต่อยาเหล่านี้ ใช้เวลาสองถึงสามเดือน และเมื่อปรากฎว่ายาเหล่านี้ไม่ได้ออกฤทธิ์กับเชื้อไมโคแบคทีเรียมรูปแบบนี้ ผู้ป่วยได้รับประทานยาที่ไม่จำเป็นและยิ่งไปกว่านั้นคือยาที่เป็นอันตรายเป็นเวลาหลายเดือน โดยสามารถถ่ายทอดวัณโรครูปแบบดื้อยาไปยังทุกคนที่เขามาด้วยได้ ในการติดต่อ แน่นอนว่าแพทย์ยังคงมียา "ทางเลือกที่สอง" อยู่ในสต็อก แต่สิ่งเดียวกันนี้สามารถเกิดขึ้นได้กับพวกเขา ดังนั้นการวินิจฉัยวัณโรคอย่างรวดเร็วและแม่นยำจึงมีความสำคัญมาก หากใช้ไบโอชิป การวินิจฉัยสามารถทำได้ภายในเวลาไม่ถึงวัน DNA ถูกแยกออกจากตัวอย่างของผู้ป่วย และทำปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส (PCR) เพื่อเพิ่มจำนวนส่วนของ DNA ที่อาจเกิดยีนต้านทานยาปฏิชีวนะที่กลายพันธุ์ การวิเคราะห์ไบโอชิปในภายหลังจะช่วยระบุวัณโรคสายพันธุ์กลายสายพันธุ์ใดที่ผู้ป่วยติดเชื้อ แต่ไบโอชิปมหัศจรรย์เหล่านี้ยังคงต้องถูกสร้างขึ้น ในปี 2547 งานของนักวิทยาศาสตร์จาก IMB ประสบความสำเร็จ - การวินิจฉัยโดยใช้ไบโอชิปได้รับการรับรอง ปัจจุบันมีการผลิตอุปกรณ์สองประเภท: เพื่อตรวจจับความไวของมัยโคแบคทีเรียต่อยากลุ่มแรกและกลุ่มที่สอง

แจ็คแห่งการค้าทั้งหมด

ไบโอชิปถูกผลิตขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย เพื่อระบุเชื้อโรคไข้หวัดใหญ่ A ได้แก่ ไข้หวัดนก, เริม, ไวรัสตับอักเสบบีและซี, การติดเชื้อต่างๆ ในหญิงตั้งครรภ์และทารกแรกเกิด เพื่อตรวจสอบแนวโน้มที่จะ โรคหลอดเลือดหัวใจ. และยังมีบริการที่สามารถให้บริการแก่นักอาชญาวิทยาได้เนื่องจากเป็นตัวกำหนดเพศและกรุ๊ปเลือด นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานกับชิปชีวภาพเพื่อตรวจหาเชื้อ Staphylococcal, อหิวาตกโรค, คอตีบ, สารพิษจากบาดทะยัก, เชื้อโรค โรคแอนแทรกซ์และกาฬโรคซึ่งเป็นไวรัสไข้ทรพิษชนิดหนึ่ง

ห้องปฏิบัติการขนาดของตราไปรษณียากร

ไบโอชิปได้รับการออกแบบดังนี้ บนเมทริกซ์ของสารตั้งต้นจะมีเซลล์จำนวนมากที่มีไฮโดรเจล (เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100 ไมครอน ดังนั้นจึงสามารถบรรจุเซลล์ได้มากถึงหนึ่งพันเซลล์ในหนึ่งตารางเซนติเมตร) เซลล์ประกอบด้วยโมเลกุลโพรบ: ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของไบโอชิป สิ่งเหล่านี้อาจเป็นชิ้นส่วนของ DNA, RNA หรือโปรตีน แต่ละเซลล์เป็นแบบอะนาล็อกของไมโครทิวบ์ซึ่งมีปฏิกิริยาเกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลของโพรบกับโมเลกุลของตัวอย่างทดสอบ หากโมเลกุลเหล่านี้ประกอบเข้าด้วยกันเหมือนกุญแจไขกุญแจ เรียกว่าไฮบริไดเซชันเกิดขึ้น โมเลกุลจะเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี เซลล์ที่เกิดปฏิกิริยาจะเรืองแสง (เนื่องจากตัวอย่างได้รับการบำบัดด้วยฉลากเรืองแสง) ในอุปกรณ์วิเคราะห์พิเศษที่เรียกว่า "เครื่องตรวจจับชิป" การกำหนดค่าของจุดเรืองแสงจะแสดงการกลายพันธุ์ในเซลล์ของผู้ป่วย ตรวจจับแบคทีเรียและไวรัส และระบุรูปแบบทางพันธุกรรมของจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค

1. นำตัวอย่างที่วิเคราะห์แล้ว
2 การประมวลผลตัวอย่าง
3 ตัวอย่างปฏิสัมพันธ์
ด้วยโพรบไมโครชิปทางชีวภาพที่ถูกตรึงไว้
4 การวิเคราะห์ไบโอชิปหลังจากการโต้ตอบ รูปแบบการกระจายแสงของเซลล์ไมโครชิปเป็นลักษณะเฉพาะของตัวอย่างที่วิเคราะห์
โปรแกรมควบคุมจะควบคุมการทดลองและประมวลผลข้อมูลแบบเรียลไทม์และแสดงบนหน้าจอมอนิเตอร์

นักข่าวช่อง MIR 24 Olga Klimkina พูดถึงการพัฒนาทางการแพทย์ล่าสุดของรัสเซีย มันเป็นเรื่องของเกี่ยวกับไบโอชิปชนิดพิเศษที่จะทำให้สามารถวินิจฉัยมะเร็งได้ในเวลาอันรวดเร็ว เวลาอันสั้น. ระบบจะต้องได้รับการอนุมัติจาก Roszdrav หลังจากนั้น การทดลองทางคลินิก.

นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียได้พัฒนาไบโอชิปพิเศษที่ช่วยให้สามารถวินิจฉัยมะเร็งได้ในเวลาอันสั้น Roszdrav ควรสนับสนุนระบบนี้ หลังจากนั้นการทดลองทางคลินิกจะเริ่มขึ้น วิธีการใหม่ได้รับการประเมินโดยนักข่าวช่อง MIR 24 Olga Klimkina
สองปีแห่งการวิจัย การลองผิดลองถูก ผลลัพธ์อยู่ที่ห้องปฏิบัติการของ Blokhin Oncology Center นี่คือหน้าตาของไบโอชิป และนี่คือลักษณะของการขนส่งและสารอาหาร มีการนำเครื่องสแกนพิเศษมาให้พวกเขา รวมเป็นหนึ่งเดียวที่สามารถช่วยปราบมะเร็งได้ สำหรับ Marina Savostikova หนึ่งในผู้เขียนการพัฒนา นี่ไม่ใช่แค่การต่อสู้ทางอาชีพเท่านั้น แต่ยังเป็นเรื่องส่วนตัวด้วย ฉันเคยผ่านมันมาแล้วสองครั้งด้วยตัวเอง โรคร้าย. เธอรู้: ผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับการวินิจฉัยที่ทันท่วงที

“เราสามารถพูดได้ว่า: พระเจ้า คุณมีมะเร็งต่อมน้ำเหลือง และคุณมีมะเร็งต่อมน้ำเหลืองในปอด หรือสมมติว่าเพื่อนร่วมงาน คุณต้องแยกแยะมะเร็งลำไส้ใหญ่ออก” ปริญญาเอก หัวหน้าห้องปฏิบัติการของศูนย์วิจัยโรคมะเร็งแห่งรัสเซีย สถาบันงบประมาณแห่งรัฐบาลกลางแห่งรัสเซีย อธิบาย เอ็น.เอ็น. บลอคินา มารีนา ซาโวสติโควา

นักวิทยาศาสตร์ในมอสโกที่ Blokhin Oncology Center และ Institute of Microbiology and Epidemiology และใน Nizhny Novgorod ที่ Medical Academy ทำงานเพื่อทำให้การวินิจฉัยการวินิจฉัยเป็นเรื่องง่าย เป็นผลให้พวกเขาสร้างไบโอชิปซึ่งเป็นแผ่นที่มี 15 เซลล์ แต่ละตัวมีแอนติบอดีที่แตกต่างกัน พวกมันตอบสนองต่อมะเร็งบางชนิดในเซลล์ แถมสีย้อมพิเศษที่แสดงปฏิกิริยา

“ปัจจุบัน เรามีของเหลวในเยื่อหุ้มปอดจากผู้หญิงคนหนึ่งที่เกิดในปี 1929 และจากผู้หญิงอีกคนหนึ่งที่เป็นมะเร็งรังไข่ เราจะทำการวิจัยเกี่ยวกับไบโอชิป” แพทย์ชี้ให้เห็น
ในการวินิจฉัย เลือดไม่จำเป็น แต่เป็นของเหลวที่สะสมอยู่ในร่างกายที่เป็นโรค นำตัวอย่างมาผสมแล้วใส่ในเครื่องหมุนเหวี่ยงและเก็บตะกอน

“เราวาร์เท็กซ์และผสมเพื่อให้เซลล์แขวนลอยที่เราใช้กับไบโอชิปมีการกระจายที่สม่ำเสมอในทุกเซลล์” นักวิจัยจากศูนย์วิจัยมะเร็งแห่งรัสเซียของสถาบันงบประมาณแห่งรัฐแห่งรัสเซียกล่าว เอ็น.เอ็น. โบลคินา เอเลนา เฟอร์มินสกายา
จากนั้นตั้งอุณหภูมิไว้ที่ 37 องศา แล้วตรวจกับแพทย์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนต์ มีจุดสีแดงและสีเขียวบนหน้าจอ สำหรับผู้เชี่ยวชาญ มะเร็งจะมีลักษณะเช่นนี้อย่างแน่นอน

มะเร็งไม่ได้น่ากลัวอย่างที่คิด

“นี่เป็นมะเร็งรังไข่ที่ซับซ้อน นี่คือเซลล์เดี่ยว เราต้องยืนยันพวกมัน และเรายืนยันพวกมันแล้ว” มารินา ซาวอสติโควา กล่าว
นี่ไม่ใช่การวินิจฉัยอย่างเป็นทางการ แต่เป็นเพียงผลการวิจัยเท่านั้น ผู้พัฒนากำลังรอการอนุมัติจาก Roszdravnadzor และวางแผนที่จะเริ่มการทดลองทางคลินิกในเดือนเมษายน หลังจากนี้ biochips สามารถปรากฏในคลินิกรัสเซียใดก็ได้

ทุกปีในรัสเซียมีผู้เสียชีวิตด้วยโรคมะเร็งมากกว่า 300,000 คน ปรากฎว่าผู้ป่วยเกือบพันรายเสียชีวิตทุกวันในประเทศ หากผู้ป่วยได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นระยะแรก มีโอกาส 93% ที่เขาจะรอดชีวิต เขียนโดย Russian Oncology Portal

ไบโอชิปสำหรับ การวินิจฉัยเบื้องต้นมะเร็ง

นักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติอาร์กอนน์ ศูนย์วิจัยพลังงานนิวเคลียร์ (ชิคาโก รัฐอิลลินอยส์) ได้พัฒนาชิปชีวภาพที่สามารถวินิจฉัยมะเร็งบางชนิดได้ก่อนที่อาการจะเกิดขึ้น

Eprogen ได้อนุญาตเทคโนโลยีนี้และกำลังใช้มันเพื่อค้นหาตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของมะเร็ง เนื้องอกแม้จะอยู่ในระยะแรกสุดที่ไม่มีอาการ ก็ยังผลิตโปรตีนที่เข้าสู่กระแสเลือดและกระตุ้นปฏิกิริยาภูมิคุ้มกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสังเคราะห์แอนติบอดี ผู้เชี่ยวชาญของบริษัทอ้างว่าการเปรียบเทียบโปรไฟล์ของออโตแอนติบอดี คนที่มีสุขภาพดีและ ผู้ป่วยโรคมะเร็งเป็นวิธีที่มีแนวโน้มในการค้นหาสัญญาณบ่งชี้โรคในระยะเริ่มแรก

กระบวนการที่พวกเขาใช้ ซึ่งเรียกว่าการแยกโปรตีนแบบสองมิติ ช่วยให้พวกเขาสามารถคัดแยกโปรตีนต่างๆ ได้หลายพันชนิด เซลล์มะเร็งโดยความแตกต่างระหว่างประจุไฟฟ้าและความสามารถในการไม่ชอบน้ำ เมื่อใช้วิธีการนี้ นักวิจัยจะได้รับเศษส่วนโปรตีน 960 ชิ้น ซึ่งวางอยู่ในไบโอชิปที่มีแผ่น 96 หลุม หลังจากนั้น ไบโอชิปจะได้รับการบำบัดด้วยออโตแอนติบอดีที่รู้จักกันก่อนหน้านี้ ซึ่งสังเคราะห์โดยระบบภูมิคุ้มกันของผู้ป่วยโรคมะเร็ง

การใช้ออโตแอนติบอดีของผู้ป่วยในการวินิจฉัยจะช่วยให้แพทย์สามารถปรับการรักษาตามโปรไฟล์ของออโตแอนติบอดีของแต่ละบุคคลได้ ความพิเศษของวิธีการใหม่นี้อยู่ที่การที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ข้อมูลจริงเกี่ยวกับโรคของมนุษย์เพื่อรับข้อมูลการวินิจฉัยใหม่ที่มีรายละเอียดมากขึ้น ซึ่งผู้เชี่ยวชาญสามารถใช้ในการศึกษาและรักษาโรคมะเร็งได้

ตามที่ Daniel Schabacker ผู้เชี่ยวชาญจากห้องปฏิบัติการ Argonne National Laboratory ซึ่งเป็นผู้พัฒนาเทคโนโลยีดังกล่าว ระบุว่า ไบโอชิปได้แสดงให้เห็นศักยภาพที่ยอดเยี่ยมในด้านการแพทย์เพื่อการวินิจฉัยแล้ว นอกจาก Eprogen แล้ว ยังมีบริษัทอีก 3 แห่งที่ได้รับใบอนุญาตเทคโนโลยีนี้ หนึ่งในนั้นคือ Akonni Biosystems ได้พัฒนาการทดสอบหลายสิบรายการซึ่งผลิตภายใต้แบรนด์ TruArray อีกบริษัทหนึ่งคือ Safeguard Biosystems ได้ออกใบอนุญาตให้ใช้ไบโอชิปเพื่อสร้างชุดตรวจวินิจฉัยทางสัตวแพทย์

เช่น เมื่อวินิจฉัยโรคของส่วนบน ระบบทางเดินหายใจแอนติบอดีหรือ DNA ที่มีอยู่ในผ้าเช็ดปากของผู้ป่วยจะจับกับโมเลกุลที่นำไปใช้กับไบโอชิป หลังจากผ่านกระบวนการแล้ว หลุมของไบโอชิปที่เกิดการจับกันดังกล่าวจะเริ่มเรืองแสง โปรแกรมพิเศษถอดรหัสภาพที่สแกนโดยใช้คอมพิวเตอร์คำนวณความน่าจะเป็นทางสถิติของการมีอยู่ของเชื้อโรคโดยเฉพาะและให้ข้อมูลกับแพทย์

การพัฒนาเครื่องมือวินิจฉัยอย่าง TruArray มีศักยภาพที่จะปฏิวัติการวินิจฉัยเพราะ... ช่วยให้สามารถวินิจฉัยได้พร้อมกัน ปริมาณมากโรคต่างๆ หนึ่งใน คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์วิธีการนี้มีความเป็นไปได้ในการทดสอบการติดเชื้อแบคทีเรียและไวรัสพร้อมกัน

การวิเคราะห์โดยใช้ไบโอชิปใช้เวลาประมาณ 30 นาที และรับประกันการรักษาความลับและความแม่นยำในการวินิจฉัยสูง เนื่องจาก แพทย์สามารถระบุลักษณะของโรคและระยะการพัฒนาของโรคได้โดยไม่ต้องออกจากที่ทำงานต่อหน้าต่อตาผู้ป่วย

ในผู้ป่วยด้วย โรคเบาหวานอนุภาคหนาแน่นขนาดเล็กของ LDL-C มีไกลโคซิเลตอาโปใน

Charlton-Menys (มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ สหราชอาณาจักร) ประเมินระดับไกลโคซิเลชันของการแยกย่อยไขมันต่างๆ ในอาสาสมัคร 44 คนที่เป็นโรคเบาหวาน มันกลับกลายเป็นว่า ระดับเฉลี่ย glycosylated Apo B อยู่ที่ 3.0 มก./ดล. โดยที่ 84.6% ของ glycosylated Apo B มีอยู่ใน LDL-C และ 67.8% อยู่ในการแยกส่วนที่เกิดจากไขมันในหลอดเลือดมากที่สุด กล่าวคืออนุภาค LDL-C ที่มีความหนาแน่นขนาดเล็ก

ระดับของอนุภาค LDL-C ที่มีความหนาแน่นขนาดเล็กมีความสัมพันธ์มากที่สุดกับความหนาของสื่อภายใน หลอดเลือดแดงคาโรติด

เท็ตสึโอะ โชจิ (บัณฑิตวิทยาลัยแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยเมืองโอซาก้า ประเทศญี่ปุ่น) และเพื่อนร่วมงานตรวจวัดระดับไขมันในผู้ป่วย 326 รายที่ตรวจวัดดัชนีมวลกายในหลอดเลือดแดง นักวิจัยแสดงให้เห็นความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างระดับ LDL-C ที่มีความหนาแน่นขนาดเล็กและความหนาของสื่อภายในคาโรติด (ค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ 0.441) ความสัมพันธ์ของไขมันอื่นๆ ที่มีความหนาของสื่อภายในมีดังนี้: อะโพลิโพโปรตีน B (0.279), LDL-C 0.249) และไตรกลีเซอไรด์ (0.175) ในผู้ป่วยด้วย ระดับสูงระดับโปรตีน C-reactive ของ LDL-C ที่มีความหนาแน่นขนาดเล็กต่ำกว่าในผู้ป่วย ระดับต่ำโปรตีน C-reactive

หลอดเลือด 2551; สิ่งพิมพ์ออนไลน์ขั้นสูง

เทคโนโลยีของโปรตีนไบโอชิปซึ่งเข้ามาแทนที่ห้องปฏิบัติการภูมิคุ้มกันทั้งหมดทำให้สามารถเพิ่มผลผลิตได้มากที่สุด วิธีการวินิจฉัย– ในเวลาอันสั้น ตรวจสอบสารก่อภูมิแพ้, สารก่อมะเร็ง, ความหลากหลายทางชีวภาพหลายพันชนิด สารออกฤทธิ์และแม้กระทั่งความบกพร่องทางพันธุกรรม - และลดต้นทุนการทดสอบได้อย่างมาก

ต้นแบบของ "ชิปที่มีชีวิต" สมัยใหม่คือ Southern blot ที่ผลิตในปี 1975 โดย E. Southern เขาใช้แท็ก กรดนิวคลีอิคเพื่อกำหนดลำดับเฉพาะระหว่างชิ้นส่วน DNA ที่ตรึงอยู่กับส่วนรองรับที่มั่นคง ในรัสเซีย นักวิทยาศาสตร์เริ่มพัฒนาหัวข้อเรื่องไบโอชิปอย่างแข็งขันในช่วงปลายทศวรรษ 1980 เท่านั้น ที่สถาบันชีววิทยาโมเลกุลภายใต้การดูแลของ A. D. Mirzabekov

ไบโอชิปเป็นเมทริกซ์ - แผ่นที่มีด้านข้าง 5-10 มม. ซึ่งสามารถทดสอบไมโครทดสอบได้หลายพันแบบ มันถูกเรียกว่าแพลตฟอร์ม ส่วนใหญ่มักจะใช้แพลตฟอร์มแก้วหรือพลาสติก โดยมีการใช้โมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีววิทยา (DNA, โปรตีน, เอนไซม์) ซึ่งสามารถเลือกจับสารในสารละลายที่วิเคราะห์ได้

ขึ้นอยู่กับว่าใช้โมเลกุลขนาดใหญ่ชนิดใด ประเภทต่างๆไบโอชิปมุ่งเป้าไปที่วัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน ส่วนแบ่งหลักของไบโอชิปที่ผลิตในปัจจุบันคือชิป DNA (94%) กล่าวคือ เมทริกซ์ที่มีโมเลกุล DNA ส่วนที่เหลืออีก 6% เป็นชิปโปรตีน

ไมโครชิปชีวภาพมีลักษณะคล้ายกับไมโครชิปอิเล็กทรอนิกส์หลายประการ โดยรวบรวมและประมวลผลข้อมูลจำนวนมหาศาลบนพื้นผิวขนาดเล็ก ทั้งสองประกอบด้วยองค์ประกอบขนาดเล็กที่เหมือนกันจำนวนมากวางติดกัน แม้ว่าเซลล์ของไบโอชิปจะมีขนาดใหญ่มากตามมาตรฐานเซมิคอนดักเตอร์ก็ตาม ในเวลาเดียวกัน การทำงานของชิปอิเล็กทรอนิกส์จะขึ้นอยู่กับคำตอบว่า "ใช่-ไม่ใช่" ในขณะที่ชิปชีวภาพช่วยให้คุณเลือกชิปที่ถูกต้องเพียงตัวเดียวจากความเป็นไปได้นับล้านหรือนับพันล้าน ชิปคอมพิวเตอร์ดำเนินการทางคณิตศาสตร์นับล้านครั้งต่อวินาที แต่ปฏิกิริยาทางชีวเคมีหลายพันรายการก็เกิดขึ้นบนชิปชีวภาพในเวลาไม่กี่วินาทีเช่นกัน

ไบโอชิปที่พัฒนาในรัสเซียนั้นเป็นแผ่นกระจกที่แทบจะไม่มีเลย มองเห็นได้ด้วยตาเซลล์ไฮโดรเจลครึ่งทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 100 ไมครอนแต่ละเซลล์ และมีสารเครื่องหมายที่รู้จัก เมื่อไบโอชิปทำปฏิกิริยากับตัวอย่างทดสอบ ซึ่งได้รับการบำบัดล่วงหน้าด้วยสีย้อมเรืองแสง (ฟลูออเรสเซนต์) ปฏิกิริยาเคมีจากนั้นเซลล์เหล่านี้ก็เริ่มเรืองแสง กระบวนการก็จะยิ่งเข้มข้นมากขึ้นเท่านั้น

หลักการทำงานของชิปชีวภาพนั้นขึ้นอยู่กับความสามารถของฐานเสริมในการสร้างพันธะเคมี: ในระหว่างการทำปฏิกิริยา สาย DNA เสริมจะมีปฏิกิริยาโต้ตอบ หนึ่งในนั้น (โพรบ DNA) ที่มีลำดับนิวคลีโอไทด์ที่รู้จักจะถูกตรึงไว้บนสารตั้งต้น (แผ่น) และ เป้าหมาย DNA สายเดี่ยว (โพรบ) อีกอันที่มีป้ายกำกับเรืองแสงจะถูกนำเข้าไปในชิป DNA

ที่จริงแล้ว งานของอุปกรณ์วิเคราะห์ไบโอชิปอยู่ที่การระบุและเปรียบเทียบเซลล์ที่มีความสว่างมากที่สุด นี่คือวิธีการกำหนดคุณลักษณะต่างๆ ของตัวอย่าง เช่น การมีอยู่ของสารติดเชื้อบางชนิดในร่างกาย หรือการมีอยู่ของยีนที่เปลี่ยนแปลงใดๆ ในจีโนม

ลักษณะเฉพาะของไบโอชิปของรัสเซียคือเซลล์ของพวกมันเต็มไปด้วยเจลที่มีโครงสร้างสามมิติ เจลดังกล่าวจะยึดเกาะ ปริมาณมากตัวอย่างมากกว่าแบบสองมิติ ดังนั้นความไวของไบโอชิปในประเทศจึงสูงขึ้น ส่งผลให้ข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์บันทึกลดลง สิ่งสำคัญคือปฏิกิริยาในเจลจำนวนมากจะเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกับในของเหลวและในสิ่งมีชีวิต สิ่งนี้ช่วยให้คุณได้รับผลลัพธ์ที่ใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากที่สุด

ในประเทศตะวันตก นักวิจัยใช้เส้นทางที่แตกต่างออกไปและพัฒนากระบวนการพิมพ์หินด้วยแสงเพื่อสร้างชิป DNA ซึ่งคล้ายกับกระบวนการผลิตโปรเซสเซอร์ซิลิคอน ตัวอย่างเช่น Affimetrix (USA) ได้สร้างเทคโนโลยี GeneChip โดยใช้ชิปความหนาแน่นสูงที่มีลำดับ DNA และมีจุดประสงค์เพื่อการวิเคราะห์ ข้อมูลทางพันธุกรรมบุคคล. ชิปดังกล่าวมีความจุที่ใหญ่กว่ามากและมีราคาแพงกว่ามากซึ่งขณะนี้อนุญาตให้ใช้งานได้ในขนาดใหญ่เท่านั้น ศูนย์วิจัยหรือในคลินิกพาณิชย์

อีกวิธีหนึ่งในการสร้างไบโอชิปคือการใช้ “เทคโนโลยีเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ท” เพื่อใช้นิวคลีโอไทด์ที่จำเป็นอย่างเคร่งครัด สถานที่เฉพาะเมทริกซ์ มีราคาถูกกว่า แต่ไม่อนุญาตให้มีอัตราการสังเคราะห์สูง

ขณะนี้จำนวนเซลล์ที่วางอยู่บนไบโอชิปของรัสเซียมีจำนวนถึงหลายพันเซลล์แล้ว แต่มักใช้ไบโอชิปที่มีจำนวนเซลล์น้อยกว่ามาก อย่างไรก็ตาม ชิปธรรมดาสามารถระบุรูปแบบทั้งหมดของเชื้อวัณโรคที่ทราบในปัจจุบัน และยังกำหนดว่าควรใช้ยาปฏิชีวนะชนิดใดในการรักษารูปแบบเฉพาะ ไม่ใช่ภายในไม่กี่สัปดาห์เหมือนวิธีดั้งเดิม แต่ภายในเวลาเพียงไม่กี่วัน

ด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนชิปที่มีโมเลกุลที่ "ไว" ต่อสารประกอบโมเลกุลต่ำต่างๆ ในอนาคตอันใกล้นี้จะสามารถระบุการมีอยู่ของโปรตีนหลากหลายชนิดได้ สารยาฮอร์โมน ยา ยาพิษ ยาฆ่าแมลงในวัสดุที่วิเคราะห์เกือบทุกชนิด

คำถามควบคุมและงานต่างๆ

1. ปฏิกิริยาภูมิคุ้มกันคืออะไร?

2. สาระสำคัญของปฏิกิริยาการเกาะติดกันคืออะไร?

3. ปฏิกิริยาการตกตะกอนมีรูปแบบใดบ้าง?

4. อธิบายปฏิกิริยาการตรึงส่วนเติมเต็ม

5. วิธีแอนติบอดีเรืองแสงคืออะไร?

6. สาระสำคัญของวิธีเอนไซม์อิมมูโนแอสเสย์คืออะไร?

7. อธิบายคุณสมบัติของการตรวจภูมิคุ้มกันด้วยรังสี

8. ปฏิกิริยาภูมิคุ้มกันคืออะไร?

9. สาระสำคัญของปฏิกิริยาการเกาะติดกันคืออะไร?

10. กำหนด radioimmunoassay?

นักวิทยาศาสตร์จาก สถาบันฟิสิกส์และเทคโนโลยีแห่งมอสโก และสถาบันรัสเซียอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง ศูนย์วิทยาศาสตร์สร้างไบโอชิปที่ผิดปกติ (วงจรขนาดเล็กที่ใช้โมเลกุลออกฤทธิ์ทางชีวภาพ) เพื่อวินิจฉัยมะเร็งลำไส้ใหญ่ ในขณะนี้ โรคนี้ตรวจพบได้ยากมาก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการรักษาจึงมักสายเกินไป ความแปลกใหม่นี้อธิบายไว้ในบทความที่ตีพิมพ์ในนิตยสารยารักษาโรคมะเร็ง.

มะเร็งลำไส้อยู่ ระยะเริ่มแรกไม่มีอาการจากภายนอกและมักพบหลังจากมีร่องรอยทางอ้อมปรากฏขึ้นเท่านั้น เนื้องอกมะเร็ง. ดังที่เราทราบ เมื่อเนื้องอกพัฒนาขึ้น ความสามารถในการต่อต้านยาและการรักษาอื่นๆ เพิ่มขึ้นอย่างมาก ทำให้เกิดมะเร็งใน ระยะแรกตามกฎแล้วจะได้รับการรักษา แต่ในกรณีหลัง ๆ ก็ค่อนข้างหายาก ดังนั้นผู้ป่วยที่เป็นโรคนี้เพียง 36% เท่านั้นที่สามารถมีชีวิตอยู่ได้ห้าปีหลังจากการวินิจฉัย สิ่งที่ทำให้สถานการณ์แย่ลงก็คือ ประเภทนี้มะเร็งพบมากเป็นอันดับสามในบรรดาเนื้องอกที่เพิ่งลงทะเบียนทั้งหมด

เพื่อแก้ปัญหาการวินิจฉัยตั้งแต่เนิ่นๆ นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียได้พัฒนาไบโอชิปสามมิติที่ใช้ไฮโดรเจล ประกอบด้วยชุดไมโครเพลทที่เชื่อมต่อกันซึ่งมีการใช้โครงสร้างไฮโดรเจลที่คล้ายกับไมโครเนสต์ “รัง” มีโพรบโมเลกุล - โมเลกุลออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ทำปฏิกิริยากับสารในซีรั่มในเลือดหากมีสารประกอบเหล่านั้นที่โพรบโมเลกุลมุ่งเป้าไปที่การค้นหา

ผลิตภัณฑ์ใหม่ตอบสนองต่อสัญญาณที่หลากหลายที่บ่งชี้ว่ามีมะเร็งลำไส้ ติดตามออโตแอนติบอดี - แอนติบอดีเหล่านั้น ระบบภูมิคุ้มกันที่มุ่งหมายที่จะค้นหาและทำลายล้าง เซลล์มะเร็ง. โดยตัวมันเองมักพบในกระแสเลือดเนื่องจากเซลล์มะเร็งปรากฏในร่างกายมนุษย์อย่างเป็นระบบซึ่งส่วนใหญ่ถูกทำลายโดยระบบภูมิคุ้มกันก่อนที่จะมีเวลาเพิ่มจำนวนและก่อตัวเป็นเนื้องอกด้วยซ้ำ เมื่อออโตแอนติบอดีมุ่งเป้าไปที่มะเร็งชนิดใดชนิดหนึ่ง พวกมันจะตอบสนองต่อไกลแคนที่จำเพาะต่อมะเร็งชนิดนั้น นี่คือชื่อที่ตั้งให้กับไบโอโพลีเมอร์ที่ประกอบด้วยโมโนแซ็กคาไรด์และการเล่น บทบาทสำคัญในปฏิสัมพันธ์ของเซลล์ซึ่งกันและกัน ในเซลล์ที่มีสุขภาพดีและเซลล์มะเร็ง ไกลแคนมีองค์ประกอบแตกต่างกันเล็กน้อย ไกลแคนที่ “ผิด” เหล่านี้เองที่ออโตแอนติบอดีมองหาเพื่อระบุและโจมตีเซลล์มะเร็ง

ผู้เขียน งานใหม่โปรดทราบว่าไบโอชิปของพวกเขาค้นพบ ในเลือดไม่เพียงแต่แอนติบอดีอัตโนมัติที่เกี่ยวข้องกับมะเร็งลำไส้เท่านั้น แต่ยังมี “แท็ก” อื่นๆ อีกจำนวนหนึ่งของโรคนี้ด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเรากำลังพูดถึงโปรตีนมาร์กเกอร์ที่หลั่งออกมาจากเซลล์มะเร็งและ อิมมูโนโกลบูลิน (แอนติบอดี) G, A และ M.

เช่น วิธีการที่ซับซ้อนในระหว่างการทดสอบเชิงทดลองทำให้เราสามารถบรรลุผลลัพธ์ที่เหนือชั้นมาก วิธีการที่มีอยู่การวินิจฉัยโรคมะเร็งลำไส้ ผู้ป่วย 33 รายที่เป็นโรคที่เกี่ยวข้องเข้าร่วมในการทดลองที่เกี่ยวข้อง กลุ่มควบคุมประกอบด้วยผู้ที่มีสุขภาพแข็งแรง 69 ราย และผู้ที่มีสุขภาพแข็งแรง 27 ราย โรคอักเสบลำไส้ ความไวของไบโอชิปตัวใหม่กลายเป็น 87% ซึ่งเป็นสัดส่วนของผู้ป่วยมะเร็งลำไส้ใหญ่ที่สามารถรับรู้ได้อย่างแน่นอน แม้ว่าตัวเลขนี้อาจดูไม่สูงนัก แต่วิธีการในปัจจุบัน (ปราศจากไกลแคน) มีความไวเพียง 21% ซึ่งต่ำกว่าไบโอชิปตัวใหม่หลายเท่า

ผู้เขียนผลงานเชื่อว่าวิธีที่พวกเขาพัฒนาขึ้นนั้นมีแนวโน้มที่ดีอย่างยิ่งในการวินิจฉัยมะเร็งลำไส้ พวกเขาหวังว่าระบบทดสอบที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของมันจะปรากฏในไม่ช้า ห้องปฏิบัติการทางคลินิกประเทศของเรา.