کشف سریع مولکول‌ها با بارکدهای جهانی!

راه‌حل نوآورانه برای تجزیه و تحلیل مولکول‌ها در تحقیقات پزشکی

توسعه مولکول‌ها برای مطالعه و درمان بیماری‌ها به طور فزاینده‌ای با چالش‌های زمانی و دقت لازم برای تحلیل حجم وسیع داده‌های تولید شده از سنتز مجموعه‌های بزرگ مولکول‌های جدید مواجه است. دانشمندان بیمارستان تحقیقاتی کودکان سنت جود، راه‌حلی نوین برای این مشکل ارائه کرده‌اند که از الگوهای بنیادی تجزیه اجزای شیمیایی برای بارکدگذاری واکنش‌ها از مواد اولیه تا محصولات استفاده می‌کند. با این کار، آن‌ها یک گلوگاه کلیدی در فرآیند سنتز و غربالگری مولکول‌های کوچک را برطرف کرده‌اند. این تحقیق امروز در نشریه Nature منتشر شد.

چالش‌های فعلی در روش‌های تحلیلی

روش‌های تحلیلی کنونی از لحاظ مقیاس، با سرعت و حجم بالای تحلیلی که محققان به دنبال آن هستند، همخوانی ندارند. دانشمندان سنت جود به رهبری دانیل بلر، دکترای شیمی زیستی و درمانی، به حل این مشکل پرداخته‌اند و از یک ویژگی عمومی که در اکثر واکنش‌های شیمیایی وجود دارد، بهره‌برداری کرده‌اند. بلر، نویسنده مسئول مقاله Nature، توضیح داد: “عمومیت برای انجام هر کاری به سرعت ضروری است. بنابراین، ما به دنبال شناسایی ویژگی‌های عمومی بودیم که بتوانند به طور یکنواخت تجزیه و تحلیل مولکول‌های کوچک را کدگذاری کنند.”

کشف الگوهای تجزیه به عنوان بارکد جهانی

بلر ادامه داد: “ما متوجه شدیم که اجزای سازنده‌ای که برای ایجاد مولکول‌های کوچک استفاده می‌کنیم، به شیوه‌های خاص و قابل پیش‌بینی تجزیه می‌شوند و این الگوها می‌توانند به عنوان بارکدهای جهانی برای تجزیه و تحلیل محصولات شیمیایی مورد استفاده قرار گیرند.”

رویکرد تجزیه‌محور در طراحی تجربی

تجزیه یک ویژگی بنیادی از مواد شیمیایی است، اما این کاربرد نوین در زمینه سنتز شیمیایی، معنای جدیدی به آن بخشیده است. به طور معمول، زمان لازم برای تجزیه و تحلیل نتیجه یک واکنش شیمیایی حدود ۳ دقیقه است، اما با افزایش مقیاس و تجزیه و تحلیل واکنش‌های اضافی با متغیرهای بیشتر، این زمان به طور غیرعملی افزایش می‌یابد.

این نوآوری می‌تواند به تسریع فرآیندهای تحقیقاتی و بهبود نتایج در مطالعات پزشکی کمک شایانی کند و به دانشمندان این امکان را می‌دهد که با سرعت بیشتری به تحلیل داده‌ها بپردازند و در نتیجه، به توسعه درمان‌های مؤثرتر برای بیماری‌ها نزدیک‌تر شوند.

تحول در تحلیل واکنش‌های شیمیایی

این کار توسط بلر و تیمش، روش تحلیل واکنش‌های شیمیایی را از یک روش کند و بسیار تخصصی به رویکردی ساده و کارآمد تبدیل کرده است که بر اساس بارکدهای تجزیه و یک خروجی تحلیلی واحد استوار است. ماوئی هو، نویسنده اول و دکترای دانشگاه سنت جود در بخش بیوشیمی و درمان‌های شیمیایی، می‌گوید: “زیرا این الگوهای تجزیه یک ویژگی اساسی ماده شیمیایی هستند، به راحتی می‌توان آن‌ها را از مواد اولیه به محصولات منتقل کرد. به محض اینکه متوجه شوید که مواد اولیه می‌توانند تحلیل محصولات شیمیایی حاصل را تعریف کنند، کل رویکرد را تعمیم داده‌اید.”

رویکرد تجزیه‌محور در طراحی آزمایش‌های با توان بالا

این رویکرد تجزیه‌محور به طراحی آزمایش‌های با توان بالا می‌تواند به طرق مختلفی به کار گرفته شود، زیرا این ویژگی اساسی نه به بیماری خاصی وابسته است و نه به یک رشته خاص. کاربردهای آینده ممکن است شامل توسعه آنتی‌بیوتیک‌ها، ضدقارچ‌ها، درمان‌های سرطان، چسب‌های مولکولی و انواع دیگر مولکول‌ها باشد. بلر افزود: “ما نه تنها سرعت تحلیل واکنش‌های شیمیایی را تغییر داده‌ایم، بلکه راه را برای استفاده مستقیم از این مولکول‌ها برای درک و مقابله با بیماری‌ها هموار کرده‌ایم. این پیشرفت یک نقطه عطف مهم در مأموریت ما برای توسعه درمان‌های مؤثر به سرعت و کارآمدی است. ما تحلیل واکنش‌های شیمیایی را از دقایق به میلی‌ثانیه تبدیل کرده‌ایم و بدین ترتیب، گلوگاه را از تولید مولکول‌ها به یافتن عملکردها تغییر داده‌ایم.”

نویسندگان و تأمین مالی

دیگر نویسندگان این مطالعه شامل لی یانگ، ناتانیل توارگ، جیسون اوچادا، یونگ لی، ایرینایوس ورتوس، آرنالدو ایکس. توریس-هرناندز، جیمز مارتینز، جیا باتیا، براندون یانگ، ژانین پرایس، کوین مک‌گووان، ترزا نگوین، زه شی، متیو آنیان‌و، مری اشلی ریمر، شیا مرسر، زوران رانکوویچ و آنانگ شلات هستند که همگی از دانشگاه سنت جود می‌باشند. این مطالعه با حمایت موسسه ملی سرطان (R25CA23944)، موسسه ملی علوم پزشکی عمومی (GM132061) و ALSAC، سازمان جمع‌آوری کمک‌های مالی و آگاهی‌دهی سنت جود، انجام شده است.