ابزار نوین SMART AMR: انقلابی در شناسایی تغییرات RNA و درمان بیماری‌ها

پژوهشگران موفق به طراحی ابزاری قدرتمند شده‌اند که می‌تواند هزاران نمونه زیستی را به‌طور هم‌زمان برای شناسایی تغییرات شیمیایی در RNA، به‌ویژه tRNA، مورد بررسی قرار دهد. این تغییرات ظریف نقش کلیدی در رشد سلول‌ها، سازگاری با استرس و واکنش به بیماری‌هایی مانند سرطان و عفونت‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک ایفا می‌کنند. این دستاورد می‌تواند مسیر تحقیقات علمی، تشخیص‌های دقیق‌تر و توسعه درمان‌های نوین را متحول کند.

این پروژه مهم به رهبری مرکز پژوهشی SMART AMR و با همکاری برجسته دانشگاه فناوری نانیانگ (NTU سنگاپور)، دانشگاه فلوریدا، دانشگاه آلبانی، دانشگاه فناوری لودز و MIT انجام شده است.

چالش‌های موجود در مطالعه تغییرات RNA

سرطان و بیماری‌های عفونی از پیچیده‌ترین چالش‌های سلامت جهانی هستند که در آنها سلول‌ها تحت تأثیر جهش‌های ژنتیکی یا حمله میکروارگانیسم‌ها عملکردی غیرطبیعی پیدا می‌کنند. اپی‌ترنسکریپتوم، که شامل بیش از ۱۷۰ نوع تغییر شیمیایی در RNA است، نقشی حیاتی در تنظیم رشد سلول و واکنش به شرایط سخت مانند کمبود مواد مغذی یا حضور مواد سمی دارد.

روش‌های رایج برای مطالعه این تغییرات اغلب پرهزینه، کند، وقت‌گیر و وابسته به مواد شیمیایی خطرناک هستند که ظرفیت و سرعت تحقیقات را به شدت محدود می‌سازد.

نوآوری SMART: ابزاری سریع و خودکار برای تحلیل tRNA

تیم تحقیقاتی SMART ابزاری نوین ارائه کرده است که می‌تواند به‌صورت خودکار و با سرعت بالا تغییرات tRNA را شناسایی و پروفایل کند. این قابلیت بی‌نظیر امکان ترسیم شبکه‌های تنظیمی سلولی، کشف آنزیم‌های ناشناخته و ارتباط الگو‌های مولکولی با بیماری‌ها را فراهم می‌سازد و افق‌های جدیدی برای کشف دارو و توسعه روش‌های تشخیصی دقیق‌تر باز می‌کند.

این مطالعه، که نتایج آن در نشریه معتبر Nucleic Acids Research منتشر شده، نشان داده است که این ابزار توانسته آنزیم‌های جدید RNA-modifying را کشف و شبکه‌های ژنتیکی پیچیده را ترسیم کند. این شبکه‌ها نقش کلیدی در سازگاری سلول‌ها با شرایط استرس‌زا دارند و درک آنها می‌تواند مسیر‌های درمانی تازه‌ای پیش‌روی دانشمندان قرار دهد.

رباتیک و تحلیل داده‌های گسترده: گامی بلند در پژوهش

در این پژوهش، محققان با کمک ربات‌های آزمایشگاهی از بیش از ۵۷۰۰ سویه دستکاری‌شده باکتری Pseudomonas aeruginosa نمونه‌برداری و tRNA استخراج کردند. سپس با استفاده از روش LC-MS/MS (کروماتوگرافی مایع–طیف‌سنجی جرمی)، بیش از ۲۰۰ هزار داده دقیق به‌دست آمد که امکان کشف آنزیم‌های ناشناخته و ساده‌سازی شبکه‌های ژنتیکی را فراهم کرد.

برای نمونه، مشخص شد آنزیم MiaB که مسئول تغییر tRNA خاصی است، نسبت به میزان آهن، گوگرد و شرایط کم‌اکسیژنی حساس است. چنین یافته‌هایی نشان می‌دهد سلول‌ها چگونه به فشار‌های محیطی پاسخ می‌دهند و این امر می‌تواند مبنای توسعه درمان‌ها یا ابزار‌های تشخیصی جدید قرار گیرد.

ایمنی و مقیاس‌پذیری بالا: مزایای کلیدی

این سیستم خودکار برخلاف روش‌های سنتی نیازی به استفاده از مواد خطرناکی مانند فنول و کلروفرم ندارد و با یکپارچه‌سازی فرایند‌های رباتیک، آماده‌سازی و تحلیل نمونه‌ها را تسهیل می‌کند. نتیجه این نوآوری کاهش هزینه، افزایش ایمنی و امکان استفاده گسترده و روتین در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و بالینی است.

کاربرد‌های گسترده در علم، صنعت و پزشکی

این ابزار نخستین سیستم در جهان است که می‌تواند تغییرات tRNA را در مقیاس وسیع و به‌صورت کمی و سیستماتیک پروفایل کند. چنین قابلیتی چشم‌اندازی جامع از اپی‌ترنسکریپتوم ارائه می‌دهد و امکان کشف زیست‌شناسی جدید، اعتبارسنجی فرضیات و شناسایی اهداف مولکولی تازه برای درمان را فراهم می‌سازد.

پیتر ددون، استاد مهندسی زیستی MIT و یکی از پژوهشگران اصلی پروژه، اظهار داشت: «این ابزار با فراهم کردن تحلیل سریع و گسترده، هم روند کشف علمی بنیادی و هم توسعه روش‌های تشخیصی و درمانی هدفمند را سرعت می‌بخشد و می‌تواند به حل چالش‌های مهم سلامت جهانی کمک کند.»

جینگجینگ سان، پژوهشگر SMART AMR و نویسنده اول مقاله نیز تأکید کرد: «برای نخستین بار، تحلیل اپی‌ترنسکریپتوم در مقیاس بزرگ عملی و در دسترس شده است. این ابزار نه تنها آنزیم‌ها و شبکه‌های ژنتیکی تازه‌ای را آشکار کرده، بلکه امکان شناسایی نشانگر‌های زیستی و اهداف درمانی جدید را برای بیماری‌هایی همچون سرطان و عفونت‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک فراهم می‌کند.»

حرکت به سوی کاربرد‌های انسانی

SMART AMR قصد دارد قابلیت‌های این ابزار را به مطالعه تغییرات RNA در سلول‌ها و بافت‌های انسانی گسترش دهد تا درک عمیق‌تری از مکانیسم بیماری‌ها در انسان فراهم شود. هدف نهایی، ادغام این فناوری در تحقیقات بالینی و صنعت داروسازی است تا توسعه درمان‌های شخصی‌سازی‌شده و دقیق‌تر تسریع گردد.