تساعد تكنولوجيا الليزر و الأكسجين العلماء على فحص ودراسة خلايا السرطان. يتطلب وصف العلاج المناسب لمريض السرطان معرفة وإدراك الطبيب لبعض مزايا أو خصائص السرطان الذي يعاني منه المريض. ولكن تكمن إحدى أكبر مصاعب علاج السرطان في كون خلايا المرض غير متشابهة. وحتى ضمن الورم الواحد؛ قد تختلف الخلايا في الأصل الجيني، والسلوك وحساسيتها تجاه العلاج الكيميائي. تُعد خلايا السرطان بشكل عام ذات نشاط أيضي أكبر من الخلايا السليمة، ويمكن جمع بعض الملاحظات والحقائق عن خلية السرطان من خلال تحليل نشاطها الأيضي. ولكن الحصول على تقييم دقيق لتلك الحقائق أو الخواص يبدو صعبًا بالنسبة للباحثين.
صورة مقروءة ضوئيًا لشبكة تحتوي على خلية سرطانية واحدة وكمية قليلة من الدم في داخل كل صندوق أو مكعب ملون، يشير اللون في الصناديق إلى كمية الأكسجين الذائب في الدم.
استخدموا العديد من الطرق، بما فيها القراءة الضوئية للرسم السطحي للموضع والإصدار -أو المسمى اختصارًا PET- والأصباغ المتفتحة أو الفلورية وعمليات المقارنة، ولكن كان لكل طريقة عدة عقبات حدت من فائدتها.
يعتقد البروفيسور في الهندسة الطبية والهندسة الكهربائية Lihong Wang أن بإمكانه تحقيق إنجاز أفضل باستخدام المجهر المرئي- الصوتي أو PAM؛ وهي تقنية يحث من خلالها ضوء الليزر حدوث اهتزازات فوق صوتية ضمن عينة محددة. تُستخدَم هذه الاهتزازات لتصوير الخلايا، والأوعية الدموية والأنسجة.
يستخدم Wang تقنية PAM لتطوير تكنولوجيا لقياس معدل استهلاك الأكسجين (OCR)، بالتعاون مع البروفيسور Jun Zou من جامعة A&M في تكساس. تعتمد هذه التكنولوجيا على أخذ عدة خلايا سرطانية ووضعها في صناديق صغيرة مملوءة بالدم. تستخدم الخلايا ذات النشاط الأيضي الأعلى كمية أكسجين أكبر وتؤدي إلى تقليل نسبة الأكسجين في الدم، تُراقَب تلك العملية من خلال حساس أكسجين صغير جدًا يوضع داخل كل صندوق.
(صورة) المعدات المستخدمة في تقنية PAM لتصوير معدلات الأيض في خلايا السرطان.
لتلك التقنية -المذكورة أعلاه- عدة نقاط ضعف. للحصول على كمية بيانات ذات معنى واضح ومفيد عن عملية الأيض، يحتاج العلماء إلى تضمين آلاف الحساسات داخل كل صندوق. كما أن وجود الحساسات داخل الصناديق قد يغير معدلات الأيض الخاصة بالخلايا، ما يسبب انخفاضًا في دقة المعلومات التي يجمعونها.
تتخلص النسخة المُحسنة من التجربة التي يعمل عليها Wang من حساسات الأكسجين، وتستخدم PAM عوضًا عنها لحساب نسبة الأكسجين في كل مكعب. يُستخدَم في ذلك ضوء ليزر مضبوط على طول موجة محددة تجعل الهيموغلوبين يمتص الضوء ويحوله إلى طاقة اهتزازية- صوتية.
عندما يتأكسج جزيء الهيموغلوبين، تتغير قدرته على امتصاص الضوء. ولذلك يستطيع Wang أن يحدد إلى أي مدى قد تأكسجت عينة الدم، من خلال الاستماع إلى الصوت الذي تصدره عندما تُضاء بشعاع الليزر. يُطلَق على هذه العملية اسم المجهر المرئي- الصوتي لحركة أيض الخلية الوحيدة أو اختصارًا SCM-PAM.
في بحث جديد، أظهر Wang ومعاونيه أن تقنية SCM-PAM تمثل تحسنًا هائلًا للقدرة على تقييم أو تقدير كمية الأكسجين التي تستهلكها خلايا السرطان. لقد حدت عملية استخدام حساسات الأكسجين لكل خلية بشكل مفرد جهود العلماء؛ إذ تمكنوا من تحليل 30 خلية سرطان كل 15 دقيقةً. حسنت تقنية Wang هذه العملية بمقدار ضعفين أسيين وسمحت للباحثين بتحليل 3000 خلية خلال 15 دقيقةً.
يقول Wang: «نملك تقنيات لتحسين النتائج على كافة الأصعدة بمقدار عدة أضعاف أسية ونأمل أن تساعد التكنولوجيا الجديدة الفيزيائيين في الحصول على قرارات يُعلَن عنها حول تشخيص وعلاج السرطان».
حملت الورقة العنوان “عدم تجانس عملية الأيض داخل الورم المسجل من خلال المجهر المرئي- الصوتي للطاقة الإنتاجية لخلية وحيدة” ونُشرَت عبر الإنترنت من خلال موقع Nature Biomedical Engineering في الأول من شهر أبريل.
اقرأ أيضًأ:
لأول مرة على الإطلاق، ينتج العلماء ضوءًا ذا نمط هندسي متكرر من الليزر !
تقنية جديدة تستخدم الليزر لنقل رسائل مسموعة لشريحة معينة من الناس
بإمكاننا استخدام الليزر لجذب انتباه الفضائيين نحو الأرض
ترجمة: كارينا معوض
تدقيق: مينا خلف
