تشخیص زودهنگام لخته‌های خونی مرگبار با آزمایش بازدم

به گزارش خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا، نشانه اولیه بسیاری از بیماری‌ها، لخته‌های خونی کوچکی هستند که علائم بالینی را بدتر می‌کند و به‌راحتی قابل تشخیص نیستند. اکنون محققان روشی را برای ردیابی تشکیل این لخته‌های کوچک با بررسی هوای بازدم ایجاد کرده‌اند.

دانش‌پژوهان دانشکده پزشکی هاروارد به سرپرستی «علی حافظی مقدم» طی پژوهشی اعلام کردند تجزیه‌وتحلیل زیست مولکول‌های موجود در نفس می‌توانند علائم اولیه لخته‌های خونی مرگبار را که در بیماری‌هایی مانند کووید-۱۹، بیماری قلبی، سپسیس (گَندخونی) و ... یافت می‌شوند، تشخیص دهند. 

«علی حافظی مقدم» مجری این تحقیقات و دانشیار دانشکده پزشکی هاروارد می‌گوید: التهاب موجب بروز «ایمونوترومبوز» شده که در آن لخته‌های ریز در سراسر رگ‌های خونی کوچک ایجاد می‌شوند. در اوایل همه‌گیری کرونا، پاتولوژیست‌ها با انجام کالبدشکافی‌ها اعلام کردند رویداد‌های میکروترومبوتیک در ریزرگ‌های ریه باعث عوارض قابل‌توجهی شده است.

وی با اشاره به این حقیقت که هیچ فناوری برای اطلاع از رویداد‌های ایمونوترومبوتیک در ریه‌های بیماران مبتلا به کووید-۱۹ شدید وجود نداشت، می‌افزاید: این خلأ ما را به ایجاد یک روش غیرتهاجمی برای تشخیص زودهنگام تشویق کرد.

علاوه بر COVID-۱۹، ایمونوترومبوز می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی به بروز عوارضی که حتی ممکن است کشنده باشد در افراد مبتلا به سپسیس، بیماری قلبی، دیابت و بیماری‌های مختلف دیگر کمک کند.

حافظی مقدم می‌گوید: ترومبین آنزیمی است که در تشکیل لخته خون نقش حیاتی دارد و اگرچه افزایش این آنزیم کلیدی در بروز ایمونوترومبوز بسیار مهم است، اما در حال حاضر هیچ فناوری برای اندازه‌گیری فعالیت این ترومبین در موجود زنده وجود ندارد.

این محققان برای پر کردن این شکاف، یک روش غیرتهاجمی وابسته به تجزیه‌وتحلیل گاز‌های بازدمی را برای تشخیص ترومبین به‌عنوان شاخص ایمونوترمبوز سیستمیک ابداع کردند.

آزمایش گاز‌های تنفسی، گاز‌های بازدمی را که توسط بدن تولید شده و یا از خارج از بدن وارد می‌شوند اندازه‌گیری می‌کند. به‌عنوان مثال آزمایش الکل در زمان رانندگی یکی از روش‌های بررسی معمول گاز‌های تنفسی است.

برای شروع، این گروه تحقیقاتی، نانو کاوشگر‌هایی را طراحی کردند که به ترومبین واکنش خواهند داد. این نانوکاوشگر‌های دندریتیک از آرایش درخت مانند و شاخه‌دار با مولکول‌های حمایت‌کننده و حسگر ساخته شده‌اند.

بخش اصلی پلیمری کاوشگر میزبان چندین نسخه از یک پپتید (یک دنباله کوچک از بلوک‌های سازنده پروتئین‌ها، اسید‌های آمینه) است که به فعالیت آنزیمی ترومبین همراه با یک مولکول فرار حساس است.

اساساً، هنگامی‌که ترومبین داخل بدن با نانوکاوشگر تماس پیدا می‌کند، پپتید را می‌شکافد و مولکول فرار شبیه گاز را آزاد می‌کند. در ریه مولکول‌های گاز آزادشده از خون پاک می‌شوند و به‌راحتی در تنفس قابل تشخیص هستند.

محققان میزان مولکول‌های گاز بازدمی را با استفاده از روشی به نام آنالیز کروماتوگرافی گازی طیف‌سنج جرمی اندازه‌گیری کردند. این روش تحلیلی مواد را بر اساس وزن مولکولی آن‌ها جدا و شناسایی می‌کند.

هم‌زمان، دانشمندان نانوکاوشگر‌های دیگری نیز ساختند که شامل مولکول‌های فلورسانس به‌جای گاز فرار بودند تا امکان تجسم در مطالعات آزمایشگاهی را فراهم کنند. در وهله نخست، محققان به‌منظور دست‌یابی به عملکرد بهتر و حساسیت بالاتر، این نانو کاوشگر‌ها را آزمایش و پالایش کردند.

هنگامی‌که نانوکاوشگر‌ها آماده شدند، محققان به سراغ مدل‌های موش ایمونوترومبوز رفتند و از دو مدل مختلف برای آزمایش این دو نانوکاوشگر استفاده کردند. برای تأیید بصری کارکرد نانو کاوشگرها، محققان نسخه مبتنی‌بر فلورسنت را به مدل موش تزریق کردند.

محققان با القای تشکیل یک لخته خون بزرگ در سرخرگ کاروتید، وجود فلورسانس را که نشانگر فعالیت ترومبین در این منطقه است مشاهده کردند. هنگامی‌که ترومبین محدود شد، سیگنال فلورسانس از بین رفت.

آن‌ها سپس، نانوکاوشگر مبتنی‌بر گاز را در مدل موش ایمونوترمبوز سیستمیک آزمایش کردند. هنگامی‌که ایمونوترومبوز القا شد، سطح فعالیت ترومبین همراه با گاز فرار اندازه‌گیری شده در بازدم افزایش یافت. با برطرف شدن ایمونوترمبوز، سطح گاز بازدمی نیز کاهش یافت.

این دانشمند ایرانی می‌گوید: این پژوهش برای نخستین بار فعالیت ترومبین را در موجودات زنده از طریق نمونه‌هایی از هوای تنفسی اندازه‌گیری می‌کند و اطلاعات ارزشمندی در مورد التهاب و ترومبوز در میکرو رگ‌های حیوانات ارائه می‌دهد.

وی می‌افزاید: تشخیص زودهنگام نارسایی ریه ناشی از ایمونوترومبوز، همان‌طور که اغلب در بیماران مبتلا به COVID-۱۹ یا سپسیس مشاهده می‌شود، می‌تواند منجر به درمان‌های به‌موقع و مؤثری شود که پیش‌آگهی را بهبود می‌بخشد.

درحالی‌که این مطالعه اثبات مفهوم بر اندازه‌گیری فعالیت ترومبین متمرکز بود، محققان حدس می‌زنند که تجزیه‌وتحلیل گاز‌های تنفسی با استفاده از نانوکاوشگر‌های مناسب می‌تواند به تشخیص زودهنگام سایر بیماری‌ها مانند سرطان، تخریب عصبی یا فیبروز ریه کمک کند. علاوه بر این، تجزیه‌وتحلیل غیرتهاجمی تنفس، مقرون‌به‌صرفه و به‌راحتی قابل تکرار است.

حافظی مقدم خاطر نشان می‌کند: نمونه‌گیری از تنفس می‌تواند به ارائه راهکار‌های بسیار جدیدی منجر شود. آینده‌ای را تصور کنید که در آن نمونه کوچکی از نفس بازدم برای تعیین کمیت فعالیت آنزیمی در بدن با دقت بالا کافی باشد.

وی می‌گوید: این امر می‌تواند در تشخیص زودهنگام و غربالگری بیماری‌های مهمی مانند فیبروز، سرطان یا سایر بیماری‌های متابولیک به‌قدری سریع عمل کند که مداخلات درمانی خفیف مؤثر واقع شود.