🔴 کشف انقلابی: تشخیص زودهنگام سرطان خون با لیزر و هوش مصنوعی!

شناسایی سلول‌های سرطانی در بیماران مبتلا به سرطان پانکراس و ریه

یه گروه از محققای دانشگاه میشیگان یه روش جدید پیدا کردن که میشه سلول‌های سرطانیِ در حال گردش توی خون بیماران مبتلا به سرطان پانکراس و ریه رو تشخیص داد. این یافته‌ها توی مجله‌ی Biosensors and Bioelectronics چاپ شده. وقتی تومورها بزرگتر میشن، سلول‌هایی رو به خون آزاد می‌کنن. گرچه این سلول‌های سرطانی توی اقیانوسی از میلیون‌ها سلول خونی دیگه گم میشن، اما تشخیص زود هنگامشون می‌تونه به بهتر شدن نتیجه‌ی درمان کمک زیادی کنه. مثلاً، سرطان پانکراس خیلی بد موقع تشخیص داده میشه چون معمولاً دیگه برای درمان خیلی دیر شده. همینطور، درصد تشخیص سرطان ریه هم پایینه، مخصوصاً اگه بعد از درمان دوباره عود کنه.

روش‌های فعلی برای پیدا کردن سلول‌های سرطانیِ در حال گردش، شامل اینه که پروتئین‌های خاص روی سطح این سلول‌ها رو با رنگ‌های فلورسانس برچسب‌گذاری می‌کنن. بعد، این سلول‌های رنگی رو توی نمونه‌های خون راحت می‌تونن شناسایی کنن. ولی این روش‌ها یه اشکالاتی دارن. بعضی از سلول‌ها ممکنه این پروتئین‌ها رو روی سطحشون نداشته باشن و در نتیجه از دست برن. ضمناً، این تکنیک‌ها اطلاعات مهمی درباره‌ی اتفاقاتی که توی سلول‌های سرطانی داره می‌افته، از دست می‌دن.

خانم سانیتا ناگراث، استاد مهندسی شیمی، می‌گه: “این روش‌های موجود معمولاً جوری هستن که آخرش سلول‌های سرطانی رو از بین می‌برن و این باعث میشه دیگه نتونیم از این سلول‌ها برای تحقیقات بیشتر استفاده کنیم.” اون اضافه کرد: “ما فهمیدیم که به یه روش دیگه برای شناسایی سلول‌های سرطانی‌ در حال گردش، در حالی‌که زنده هستن، نیاز داریم.”

برای همین، محقق‌ها به سراغ لیزرهای زیستی رفتن. گرچه هنوز هم باید سلول‌های سرطانی رو رنگ‌آمیزی کنن، اما دیگه اون‌ها رو از بین نمی‌بره. عوضش، به‌جای تکیه به پروتئین‌های سطحی، می‌تونن یه چیزی رو رنگ کنن که برای همه‌ی سلول‌ها ضروریه – یعنی هسته‌ی سلول. محققان با استفاده از نمونه‌های خون بیماران مبتلا به سرطان پانکراس، اول همه‌ی سلول‌ها رو از یه مسیر مارپیچی به اسم Labyrinth عبور دادن که سلول‌های سرطانیِ در حال گردش، که یکم از بقیه‌ی گلبول‌های سفید خون بزرگ‌تر هستن، رو جدا می‌کنه. “این مثل اینه که با دوچرخه توی پیچ رانندگی کنی یا با یه کامیون – نیروهایی که حس می‌کنی خیلی فرق دارن.”

تحقیقات جدید در شناسایی سلول‌های سرطانی با استفاده از لیزر

به گفته‌ی ناگراث، “سلول‌های سرطانی بزرگتر، نسبت به سلول‌های کوچیکتر سفید خون، توی جاهای متفاوتی جمع میشن.” بعد، سلول‌های سرطانی رو بین دو آینه قرار دادن و یه لیزر محرک رو تک‌تک به اون‌ها تابوندن. وقتی تحریک به اندازه کافی قوی باشه، سلول‌ها یه تابش لیزری تولید می‌کنن و به این پدیده می‌گن “لیزر سلولی”. آقای فن، استاد مهندسی پزشکی، می‌گه: “تابش لیزری که از یه لیزر سلولی می‌گیریم، خیلی قوی‌تر از اون چیزیه که از تکنیک‌های فلورسانس سنتی به‌دست میاریم.” اون اضافه کرد: “تصاویر تابش لیزری هم فرق داره؛ توی تابش فلورسانس، سلول‌ها مثل کره‌های درخشان دیده میشن. اما با لیزر، می‌تونی شکل‌های مختلفی رو ببینی که اطلاعاتی درباره‌ی نحوه‌ی سازماندهی DNA توی سلول‌های سرطانی بهت میده.” البته، این تفاوت‌ها خیلی ظریف هستن.

بنابراین، محققان به سراغ یادگیری ماشین رفتن. با استفاده از مدل Deep Cell-Laser Classifier، تونستن سلول‌های سرطان پانکراس رو با دقت ۹۹ درصد شناسایی کنن. این مدل انقدر خوب بود که حتی با اینکه فقط با سلول‌های سرطان پانکراس آموزش دیده بود، می‌تونست سلول‌های سرطان ریه رو هم، بدون اینکه دوباره آموزش ببینه، شناسایی کنه. فن گفت: “گرچه چند تا گروه تحقیقاتی دارن روی بیولیزرها کار می‌کنن، ما اولین گرو‌هی هستیم که از اونا برای مطالعات بالینی روی سرطان و سلول‌های سرطانیِ در حال گردش استفاده می‌کنیم.”

این گروه در آینده می‌خواد دستگاهی بسازه که بتونه سلول‌های سرطانی رو بعد از شناسایی، جدا کنه. فن گفت: “با سیستم ما، اگه بخوایم سلول‌های تومورِ در حال گردش رو جمع‌آوری کنیم، باید آینه‌ی بالایی رو برداریم که می‌تونه باعث بشه سلول‌ها حرکت کنن و در نتیجه از دست برن.” اون ادامه داد: “ما می‌خوایم یه سیستمی درست کنیم که توی اون سلول‌ها، یکی یکی از نقطه‌ی تحریک لیزر رد بشن و بعد، از یه دستگاه جداسازی سلول که به ما کمک می‌کنه سلول‌ها رو برای آنالیزهای بعدی جدا و جمع‌آوری کنیم، عبور کنن.”

این تیم همچنین می‌خواد از الگوهای نوری که سلول‌ها تولید می‌کنن استفاده کنه تا بهتر بفهمه کدوم تومورها تهاجمی‌تر هستن یا نسبت به درمان مقاومت نشون می‌دن. ناگراث گفت: “همه‌ی این سلول‌های در حال گردش می‌تونن خیلی با همدیگه فرق داشته باشن.” اون اضافه کرد: “شناختن اینکه چطور سلول‌های تهاجمی، توی طول دوره‌های درمان، تغییر می‌کنن، می‌تونه خیلی مفید باشه.” ناگراث همچنین اضافه کرد: “این کار بدون وجود یه تیم بین‌رشته‌ای انجام‌پذیر نبود.”