الرئيسية الأمراض المزمنة جهاز استشعار للكشف المبكر عن أورام الرئة

جهاز استشعار للكشف المبكر عن أورام الرئة

جهاز استشعار للكشف المبكر عن أورام الرئة
سرطان الرئة

سرطان الرئة هو نوع من السرطانات التي تبدأ في الرئتين. يبدأ السرطان عندما تبدأ خلايا الجسم في النمو خارج نطاق السيطرة. 1American Cancer Society-Lung Cancer. يتم فحص الأشخاص المعرضين لخطر الإصابة بسرطان الرئة، مثل المدخنين الشرهين ، بشكل روتيني باستخدام التصوير المقطعي المحوسب (CT) ، والذي يمكنه اكتشاف الأورام في الرئتين. ومع ذلك ، فإن هذا الاختبار يحتوي على معدل مرتفع للغاية من النتائج الإيجابية الخاطئة، حيث إنه يلتقط أيضًا العقيدات الحميدة في الرئتين.

تطوير منهجية لكشف سرطان الرئة

طور الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا نهجًا جديدًا للتشخيص المبكر لسرطان الرئة: اختبار للبول يمكنه الكشف عن وجود البروتينات المرتبطة بالمرض. يمكن أن يساعد في اكتشاف المزيد من الأورام في المراحل المبكرة من المرض.  يعد الاكتشاف المبكر لسرطان الرئة مهم جداً ، حيث أن معدلات البقاء على قيد الحياة لمدة خمس سنوات أعلى بست مرات على الأقل في المرضى الذين تم اكتشاف أورامهم قبل أن تنتشر إلى أماكن بعيدة في الجسم.

“إذا نظرت إلى مجال تشخيص وعلاج السرطان ، ستجد اعترافاً متجدداً بأهمية الكشف المبكر عن السرطان والوقاية منه. نحن نحتاج حقًا إلى تقنيات جديدة ستمنحنا القدرة على رؤية السرطان عندما نتمكن من اعتراضه والتدخل مبكرًا “، كما تقول سانجيتا بهاتيا ، أستاذة جون ودوروثي ويلسون لعلوم الصحة والتكنولوجيا والهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر ، وعضو في معهد كوتش لأبحاث السرطان التكاملية ومعهد الهندسة الطبية والعلوم.

وجدت باتيا وزملاؤها أن الاختبار الجديد ، الذي يعتمد على الجسيمات النانوية التي يمكن حقنها أو استنشاقها ، يمكن أن يكتشف أورامًا صغيرة يصل حجمها إلى 2.8 ملليمتر مكعب في الفئران.

استهداف أورام الرئة

لعدة سنوات ، كان مختبر بهاتيا يطور جزيئات نانوية يمكنها اكتشاف السرطان من خلال التفاعل مع إنزيمات تسمى البروتياز. تساعد هذه الإنزيمات الخلايا السرطانية على الهروب من مواقعها الأصلية عن طريق قطع بروتينات المصفوفة خارج الخلية. للعثور على هذه البروتينات ، ابتكرت بهاتيا جسيمات نانوية مغلفة بالببتيدات (شظايا بروتينية قصيرة) تستهدفها البروتياز المرتبط بالسرطان. تتراكم الجزيئات في مواقع الورم ، حيث يتم شق الببتيدات ، مما يؤدي إلى إطلاق مؤشرات حيوية يمكن اكتشافها بعد ذلك في عينة البول.

أراد الباحثون تطبيق التكنولوجيا على سرطان الرئة ، الذي يقتل حوالي 150 ألف شخص في الولايات المتحدة كل عام. غالبًا ما يخضع الأشخاص الذين يتلقون شاشة التصوير المقطعي المحوسب ويحصلون على نتيجة إيجابية لأخذ خزعة أو أي اختبار جائر آخر للبحث عن سرطان الرئة. في بعض الحالات ، يمكن أن يتسبب هذا الإجراء في حدوث مضاعفات ، لذلك قد يكون اختبار المتابعة غير الجراحي مفيدًا لتحديد المرضى الذين يحتاجون بالفعل إلى خزعة ، كما تقول بهاتيا.

مستشعرات لكشف أورام الرئة

تقول بهاتيا: “يعد التصوير المقطعي المحوسب أداة جيدة يمكنها رؤية الكثير من الأشياء”. “المشكلة في ذلك هي أن 95 في المائة مما وجده ليس سرطانًا ، وفي الوقت الحالي يتعين عليك أخذ خزعة لعدد كبير جدًا من المرضى الذين ثبتت إصابتهم.” لتخصيص مستشعراتهم الخاصة بسرطان الرئة ، حلل الباحثون قاعدة بيانات للجينات المرتبطة بالسرطان تسمى أطلس جينوم السرطان وحددوا البروتياز المتوفر بكثرة في سرطان الرئة. قاموا بإنشاء لوحة من 14 جسيمات نانوية مغلفة بالببتيد والتي يمكن أن تتفاعل مع هذه الإنزيمات.

قام الباحثون بعد ذلك باختبار أجهزة الاستشعار في نموذجين مختلفين من الفئران للسرطان ، وكلاهما مصمم بطفرات جينية تؤدي بهما إلى تطوير أورام الرئة بشكل طبيعي. للمساعدة في منع ضوضاء الخلفية التي قد تأتي من أعضاء أخرى أو من مجرى الدم ، حقن الباحثون الجسيمات مباشرة في مجرى الهواء.

باستخدام هذه المستشعرات ، أجرى الباحثون اختبارهم التشخيصي في ثلاث نقاط زمنية: 5 أسابيع و 7.5 أسابيع و 10.5 أسابيع بعد بدء نمو الورم. لجعل التشخيص أكثر دقة ، استخدموا التعلم الآلي لتدريب خوارزمية للتمييز بين البيانات من الفئران المصابة بأورام والفئران التي لم تكن كذلك. باستخدام هذا النهج ، وجد الباحثون أنه يمكنهم اكتشاف الأورام بدقة في أحد نماذج الفئران في وقت مبكر يصل إلى 7.5 أسبوعًا ، عندما كان حجم الأورام 2.8 مليمتر مكعب في المتوسط.

في سلالة أخرى من الفئران ، يمكن الكشف عن الأورام في 5 أسابيع. كان معدل نجاح أجهزة الاستشعار أيضًا مشابهًا أو أفضل من معدل نجاح فحوصات التصوير المقطعي المحوسب التي تم إجراؤها في نفس النقاط الزمنية.

تقليل الإيجابيات الكاذبة

وجد الباحثون أيضًا أن أجهزة الاستشعار لديها قدرة مهمة أخرى يمكنها التمييز بين السرطان في مراحله المبكرة والتهاب الرئتين غير السرطاني. يُعد التهاب الرئة ، الشائع لدى المدخنين ، أحد الأسباب التي تجعل التصوير المقطعي المحوسب ينتج الكثير من الإيجابيات الكاذبة. تتصور بهاتيا أنه يمكن استخدام مستشعرات الجسيمات النانوية كتشخيص غير جراحي للأشخاص الذين يحصلون على نتيجة إيجابية في اختبار الفحص ، مما قد يلغي الحاجة إلى الخزعة.

للاستخدام البشري ، يعمل فريقها على شكل من الجسيمات التي يمكن استنشاقها كمسحوق جاف أو من خلال البخاخات. تطبيق آخر محتمل هو استخدام هذه المستشعرات لمراقبة مدى استجابة أورام الرئة للعلاج ، مثل الأدوية أو العلاجات المناعية. تقول بهاتيا: “ستكون الخطوة التالية الرائعة هي أخذ هذا إلى المرضى الذين عرفوا السرطان ، ويتم علاجهم ، لمعرفة ما إذا كانوا يتعاطون الدواء المناسب”.

تعمل أيضًا على إصدار من المستشعر يمكن استخدامه للتمييز بين الأشكال الفيروسية والبكتيرية من الالتهاب الرئوي ، والتي يمكن أن تساعد الأطباء في تحديد المرضى الذين يحتاجون إلى المضادات الحيوية وقد يوفر أيضًا معلومات تكميلية لاختبارات الحمض النووي مثل تلك التي يتم تطويرها لـ Covid -19. Glympse Bio ، وهي شركة شارك في تأسيسها بهاتيا ، تعمل أيضًا على تطوير هذا النهج لاستبدال الخزعة في تقييم أمراض الكبد.

تم تمويل البحث من قبل منحة دعم معهد كوخ (الأساسية) من المعهد الوطني للسرطان ، والمعهد الوطني لعلوم الصحة البيئية ، والمؤسسة الوطنية للعلوم ، ومركز لودفيغ للأورام الجزيئية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، ومركز الرخام التابع لمعهد كوخ لطب النانو للسرطان ، برنامج أبحاث فرونتير التابع لمعهد كوخ من خلال هدية من Upstage Lung Cancer وجونسون وجونسون. 2MIT-sensors could offer early detection of lung tumors

فريق فلويد بيديا Floydpedia التصنيفات
الأديان الإبراهيمية
الإسلام والحياة
الحياة والمجتمع
التعليم
التاريخ
الجغرافيا
التغذية
الرياضة والبدن
الصحة والطبابة
العلوم والمعرفة
الأداب واللغات
التجارة والإقتصاد
التكنولوجيا والتقنيات
شخصيات وسير ذاتية
السياحة والسفر

 

المقال السابقأهمية القراءة للطلاب
المقال التالياستخدام التكنولوجيا في التعليم