تشخیص سریع و ارزان سرطان با الهام از بال پروانه مورفو؛ انقلاب در بیوپسی

تشخیص سریع و ارزان سرطان با الهام از بال پروانه مورفو؛ انقلاب در بیوپسی, پروانهها با ساختارهای پیچیده بال و رنگهای پرجنبوجوش، همواره الهامبخش نوآوریهای فناوری بودهاند؛ از حسگرهای پیشرفته گرفته تا پوششهای نوین. اکنون بالهای آبی زیبای پروانه مورفو، با ساختار منحصر به فرد خود، پایه یک انقلاب در تشخیص سرطان را شکل داده است.

مکانیزم طبیعی به جای رنگدانه رنگ آبی شگفتانگیز این گونه پروانه، ریشه در رنگدانهها ندارد؛ بلکه از ساختارهای میکروسکوپی بر روی بالها ناشی میشود که نور را دستکاری میکنند. تیم تحقیقاتی دانشگاه کالیفرنیا سندیگو کشف کرده که همین ساختارهای نانو و میکرو میتوانند برای تجزیهوتحلیل نمونههای بیوپسی سرطان به کار روند و روشی سریعتر و سادهتر از راهحلهای موجود ارائه دهند.

لیزا پولیکاکوس، نویسنده ارشد مطالعه و استاد مهندسی مکانیک و هوافضا، بیان میکند طبیعت در بال پروانه مورفو راهحلی طراحی کرده که ما میتوانیم با استفاده از میکروسکوپهای نوری استاندارد موجود در کلینیکها، از آن بهرهمند شویم. این رویکرد عینیتر و کمیتر از روشهای فعلی است. تشخیص فیبروز بدون نیاز به رنگآمیزی تجمع بیش از حد بافت همبند فیبری، فیبروز را آشکار میکند.

در سرطانشناسی، میزان بافت فیبری در بیوپسی تومور، شاخص کلیدی تعیین مرحله سرطان محسوب میشود. محققان دریافتند که با قرار دادن نمونه بیوپسی بر روی بال پروانه مورفو و استفاده از میکروسکوپ نوری معمول، میتوان مراحل سرطان را بررسی کرد. ساختارهای بال پروانه به شدت به نور قطبیشده واکنش نشان میدهند. فیبرهای کلاژن (جزء بافت فیبروتیک) نیز با این نور پلاریزهشده اما ضعیف، تعامل دارند.

بال پروانه سیگنال نوری ناشی از کلاژن را تقویت میکند و تحلیل تراکم و آرایش الیاف را آسان میسازد. مدل ریاضی برای کمیسازی دقیق با بهرهگیری از حساب دیفرانسیل و انتگرال، محققان مدلی ریاضی برپا کردند که شدت نور را به ویژگیهای فیبر کلاژن پیوند میدهد و امکان سنجش دقیق میزان فیبروز را فراهم میسازد.

در آزمایشها، نمونههای بیوپسی سرطان پستان با تراکمهای متفاوت کلاژن تجزیهوتحلیل شدند و مرحله سرطان بدون هیچگونه رنگآمیزی تعیین گردید. نتایج این روش نوین، دقت قابل مقایسهای با رنگآمیزی سنتی و تکنیکهای تصویربرداری پیشرفته و گرانقیمت داشت.

راهحلی در دسترس برای سراسر جهان روشهای فعلی تجزیهوتحلیل بیوپسی محدودیتهای قابلتوجهی دارند؛ رنگآمیزی سنتی میتواند ذهنی باشد و به تفسیرهای متضاد منجر شود، در حالی که سیستمهای تصویربرداری پیشرفته بسیار پرهزینه و کمدسترسی هستند. پائولا کریا، از محققان این پروژه، تأکید میکند هدف ما توسعه راهحلی است که تنها به یک میکروسکوپ نوری استاندارد و یک تکه از بال پروانه مورفو نیاز داشته باشد.

در بسیاری از نقاط جهان، غربالگری اولیه سرطان به دلیل محدودیت منابع چالشبرانگیز است. ابزاری ساده و در دسترس میتواند تشخیص زودهنگام را برای بیماران بیشتر امکانپذیر سازد، قبل از اینکه سرطان به مراحل تهاجمی برسد. ایده اصلی از ذهن پائولا کریا متولد شده بود که پیشتر ویژگیهای نوری بالهای پروانه را مطالعه کرده بود.

تیم تحقیقاتی معتقد است این تکنیک نه تنها برای سرطان پستان، بلکه برای طیف وسیعی از بیماریهای فیبروتیک کاربرد دارد. این یافتهها در مجله منتشر شده است.