نانوذراتي كه بدن شما را براي يافتن غده سرطاني مي‌كاوند

وقتي اين حرف را مي‌زنم خيلي‌ها فكر مي‌كنند كه تمركز ما در آزمايشگاه بر درمان سرطان است. البته اين حرف تا قسمتي درست است اما امروز با پيشرفت فناوري نانو فرصت بهتري در زمينه پيشگيري از سرطان در دسترس است. بيش از دوسوم مرگ و ميرهاي ناشي از سرطان با پيشگيري قابل اجتناب هستند. رعايت مواردي مانند واكسيناسيون، چكاپ مداوم و البته ترك كردن سيگار مي‌توانند در پيشگيري از ابتلا به سرطان نقش موثري را ايفا كنند.

اما با وجود بهترين روش‌هاي پيشگيري كه ما در اختيار داريم متاسفانه برخي از تومور‌ها تا 10سال پس از شكل‌گيري در بدن قابل شناسايي نيستند. در اين مدت به‌طور متوسط بيش از 50 ميليون سلول سرطاني در بدن فرد بيمار توليد مي‌شود. شناسايي غده سرطاني در فرد بيمار معمولا زماني انجام مي‌گيرد كه ديگر زماني براي درمان وجود ندارد.

چه مي‌شد اگر راهي براي شناسايي غده سرطاني به محض ايجاد شدن در بدن وجود داشت؟ كوچك شدن ترانزيستورها اينجا به ما كمك شاياني در برآورده شدن اين آرزو مي‌كند. در حال حاضر ديگر ميكروسكوپ‌هاي بزرگ و متصدي تعليم ديده در آزمايشگاه‌ها كارايي چنداني ندارند و ميكروسكوپ‌هاي بسيار كوچك وجود دارند كه با يك برنامه رايانه‌يي كار شناسايي سلول‌هاي سرطاني را با دقت و سرعت بيشتري انجام مي‌دهند. حسن اين كار اين است كه به جاي گرفتن نمونه از بيمار و فرستادن آن به جايي كه ميكروسكوپ در آنجاست، مي‌توان ميكروسكوپ را نزد بيمار برد.

چه مي‌شد اگر يك آشكارگر سلول‌هاي سرطاني بسازيم كه آن‌قدر كوچك باشد كه بتواند در رگ‌هاي انسان به گردش در بيايد و دنبال غده سرطاني احتمالي بگردد، داشته باشيم؟ قبول داريم كه شبيه فيلم‌هاي علمي تخيلي است اما در واقع امروز نانو تكنولوژي به ما اجازه اين كار را مي‌دهد. نانو تكنولوژي به ما اجازه مي‌دهد كه آشكارساز‌هايي بسازيم كه هزار برابر كوچك‌تر از قطر موي انسان هستند و فقط 100 نانومتر قطر دارند. مواد مختلف در طبيعت وقتي به اندازه‌هاي نانو خرد مي‌شوند رفتارهاي عجيبي از خود نشان مي‌دهند.

به عنوان مثال اگر طلا را به ذراتي در حد نانومتر بشكنيم و زير ميكروسكوپ به آن بنگريم، مي‌بينيم كه رنگ آن از طلا به قرمز تغيير پيدا مي‌كند. همچنين اگر ماده‌يي سمي به نام سلنيد كادميوم كه در ابعاد معمولي به رنگ سياه مات است را به كريستال‌هاي نانو تبديل كنيم و به صورت مايع در بياوريم و به آن نور بتابانيم، مي‌درخشد. نكته جالب‌تر اينكه بسته به اندازه كريستال‌ها درخشش اين ماده به رنگ‌هاي مختلفي از قرمز تا آبي تغيير رنگ مي‌دهد. اگر در جهاني با ابعاد معمولي تصور كنيم مانند اين است كه يك شلوار بسته به سايزي كه دارد در رنگ‌هاي مختلفي ديده شود!

اما نكته مفيد براي ما اين است كه در ابعاد نانو فقط رنگ ذرات تغيير نمي‌كند بلكه نحوه حركت آنها در بدن نيز تغيير مي‌كند و ما مي‌خواهيم از اين قابليت در پيش‌بيني سرطان استفاده كنيم.

يك رگ را در نظر بگيريد كه قسمتي از آن توسط يك غده سرطاني احاطه شده است. تحقيقات نشان داده‌اند كه رگ در اين قسمت‌ها تضعيف شده و سوراخ‌هاي‌ريزي در ديواره رگ به وجود مي‌آيد. در نتيجه مواد بسيار ريز داخل خون مي‌توانند از ديواره رگ رد شده و وارد غده سرطاني شوند. كار ما اين است كه آشكارسازهايمان را آن‌قدر كوچك كنيم تا بتواند از سوراخ‌هاي رگ رد شده و وارد غده شود. يك غده سرطاني براي اينكه در بافت سالم نفوذ كند آنزيم‌هاي خاصي را توليد مي‌كند. ما اخيرا در آزمايشگاه آشكارسازهايي به اندازه 100 نانومتر كه مي‌توانند از رگ رد شوند، ساخته‌ايم كه اين آشكارسازها به دنبال آنزيم‌هايي مي‌گردند كه يك غده براي پيشرفت در بدن توليد مي‌كند. بعد از پيدا كردن آنها آشكارسازها وارد واكنش شده و موادي بسيار كوچك‌تر توليد مي‌كنند كه به ما در شناسايي غده سرطاني كمك مي‌كنند. يك آنزيم توليد شده توسط غده مي‌تواند تا هزار آشكارساز را فعال كند.

اما چطور اين آشكارسازها بايد پيامشان را به ما برسانند؟

جواب در نحوه عملكرد كليه است. كليه يك فيلتر است كه خون را رد و بقيه مواد را دفع مي‌كند. در تحقيقات مشخص شده است كه كليه علاوه بر فرمول شيميايي، مواد را بر اساس اندازه نيز فيلتر مي‌كند. كليه مواد كوچك‌تر از 5 نانومتر را دفع مي‌كند.

پس ما آشكارسازهايي ساختيم و وارد بدن انسان كرديم، آنها وارد غده سرطاني شدند و واكنش نشان دادند و از طريق ادرار دفع شدند. چگونه ما در دنياي بيرون آنها را شناسايي كنيم؟

در واقع آشكارسازهايي كه ما توليد كرديم چيزي جز سلول نيستند. سلول‌هايي كه در آزمايشگاه ساخته شده‌اند و بسته به كاربري، مي‌توانيم خواصي براي آنها تعريف كنيم. به عنوان مثال اگر آشكارسازي داريم كه مي‌تواند وزن را اندازه بگيرد در اين صورت مولكول‌هايي با وزن خاص توليد مي‌كنيم. در اين مورد از روش تشخيص با كاغذ استفاده كرده‌ايم.

 اين روش امروز در همه آزمايشگاه‌هاي جهان براي تشخيص انواع بيماري‌ها و آزمايش بارداري استفاده مي‌شود و از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نيز هست. چيزي كه من و همكارانم مدت‌هاست در آزمايشگاه روي آن كار مي‌كنيم و بيشتر شبيه به روياست، اين است كه بتوانيم روشي را عملي كنيم كه در آينده نزديك براي تشخيص غده سرطاني به جاي انجام آزمايش‌هاي پرهزينه كولونوسكوپي و ماموگرافي و غيره، با انجام يك تزريق و انجام آزمايش ادرار از طريق روش تشخيص با كاغذ، يك ساعت بعد از تزريق، بتوان وجود غده سرطاني را تشخيص داد در حال حاضر ما در آزمايشگاه اين روش را روي موش‌ها انجام داده‌ايم و نتيجه بهتري از تمام روش‌هاي موجود جهت تشخيص سرطان گرفته‌ايم.

البته تا زماني كه بتوانيم اين روش را براي انسان‌ها انجام دهيم راه زيادي باقي مانده است اما ما اميدواريم كه با همه گير شدن اين روش تشخيص سرطان، از درد و رنج انسان بكاهيم.