لومینسانس و علوم مختلف

پیشرفت های اخیر در زمینه بیوفناوری ملکولی چندین ابزار از بیوفناوری جدید را در اختیار محققان قرار داده است .

این فناوری دارای مزیت هایی نسبت به دیگر ابزارها هستند.

از آن جمله می توان قابلیت بسیار بالای سنجش و سرعت را در سیستم های کمی لومینسانس و بیولومینسانس نام برد.

بیولومینسانس BL یا نشر نور به وسیله موجودات زنده ، یکی از جالب ترین مباحث زیست شناسی است.

با توسعه تحقیقات مشخص شده است که بعضی از این سیستم ها کاربرد تجزیه ای دارند.

در واقع مطالعات داخلی و خارج سلولی (in vitro in Vivo) در زمینه فرآیندهای بیولوژیک (مانند بیان ژن ، میانکش پروتئین پروتئین و پیشرفت بیماری) کاربردهای کلینیکی فراوان و کشف داروهای جدید را میسر کرده است.

از طرفی ، ادغام آنزیم های لومینسانس یا فوتوپروتئین ها با اجزای ویژه زیستی در زمینه ژنتیک به توسعه ابزارهای تشخیص زیستی بسیار حساس منجر شده است.

مزیت بسیار بالای کمی لومینسانس و بیولومینسانس قابلیت بسیار بالای اندازه گیری سیگنال است .

در این قابلیت با استفاده از روشهای گوناگون فوتون های بسیار اندک اندازه گیری می شوند.

تشخیص با رادیو داروها

پزشکی هسته ای شاخه ای از پزشکی است که در آن تشعشع و خواص هسته ای نوکلوئیدهای رادیواکتیو و پایدار برای تشخیص و درمان امراض به کار می روند.

این امر می تواند بر پرتودهی مستقیم به وسیله یک چشم تشعشع خارجی و یا با تزریق داروهای نشاندار تحقق یابد.

از جمله کاربرد این مواد، تشخیص انواع سرطان در مراحل مختلف است.

به این منظور سودمندترین رادیو ایزوتوپ ها هسته ای تابش کننده های گاما هستند،

چرا که پرتوهای تابش شده از این مواد میزان پیشرفت سرطان در بافتهای بدن را بخوبی مشخص می کند.

اما نباید فراموش کرد که پس از یک تابش شدید اشعه به بدن به منظور تشخیص سرطان علایم و عوارض متعددی در فرد تظاهر پیدا می کنند .

از آن جمله می توان به

1. تخریب ارگان های خون ساز،
2. تاثیر روی سیستم گوارشی،
3. مغز،
4. غدد تناسلی
5. و پوست نام برد.

همچنین با همراه علایمی همچون

بی اشتهایی،

سرگیجه ،

استفراغ ،

اسهال ،

تعرق شدید،

اختلال در تنفس ،

لرزش بدن

و تب اشاره کرد

و البته این عوارض تنها مضرات استفاده از این روش تشخیصی نیست.

چرا که خود این تشعشعات می توانند انواع سرطان ها را در درازمدت ایجاد کنند.

در این میان استفاده از اشعه های یونیزاسیون در پزشکی برای امور تشخیص پدیده ای رو به گسترش است ،

لذا از یک طرف استفاده از آن در امر بهبود زندگی و سلامت جامعه ضروری است .

از طرف دیگر زیانبار بودن آن برای سلامت جامعه امری بدیهی به نظر می رسد.

راهی که برای رفع این تناقض وجود دارد

استفاده کنترل شده و مطابق مقررات حفاظتی از این مواد است.

ضمن آن که استفاده از ابزارهای تشخیص زیستی بسیار حساس به نظر می رسد که با توجه به طبیعی و بدون عارضه بودن گرفته بسیار مناسب تری خواهند بود.

کرمی که تقلید می شود

تنها واکنش آنزیماتیک بدن موجودات زنده که به تولید نور منجر می شود، آنزیم لوسیفراز است که از کرم شب تاب جدا و درون باکتری کلون می شود.

به گفته دکتر سامان حسینخانی عضو هیات علمی دانشگاه تربیت مدرس:

در دانشگاه تربیت مدرس در ۴سال گذشته ژن سازنده آنزیم لوسیفر از ۲گونه بومی ایران شناسایی و در بانک ژن ثبت شده است.

حسینخانی درخصوص نحوه کار در این طرح می گوید:

ژن این آنزیم پس از انتقال به باکتری در تولید آنزیم مورد استفاده قرار گرفت.

پس از تخلیص آنزیم کیت سنجش ATPراه اندازی شد.

در فاز بعدی با ایجاد جهش در ژن آنزیم نشر نور قرمز از سبز به قرمز تغییر یافته است.

قابلیت این ژن در حال حاضر انتقال به بدن موجود زنده به منظور تصویربرداری از بافتهای سرطانی در حال بررسی است.

از آنجا که این واکنش در حضور ATPانجام می گیرد، قادر خواهیم بود

با توجه به منحنی های استاندارد، میزان آن را اندازه گیری کنیم.

روشهای زیادی برای این منظور اعم از فیزیکی و شیمیایی ابداع شده است ؛

ولی روش اندازه گیری به کمک لوسیفر از کرم شب تاب حساسترین روش است.

با استفاده از این روش امکان تشخیص ۱۰ ۲۱ مو از ATPوجود دارد. این مقدار از ATP به اندازه ماده حیاتی یک باکتری است.

حسینخانی ساخت کیت سنجش ATPرا در این طرح برای اولین بار در کشور می داند و می افزاید:

در بدن همه موجودات زنده از جمله باکتریها ATPوجود دارد.

با توجه به حساسیت زیاد این روش نسبت به ATP، می توان از این سیستم برای اندازه گیری باکتری ها استفاده کرد.

این روش امروزه حساس ترین روش برای اندازه گیری آلودگی باکتریایی در همه صنایع است.

کلیه صنایعی که استریلیزه بودن برای آنها مهم است ، برای تایید محصولات خود از این روش استفاده می کنند.

در خاک شناسی نیز اندازه گیری میزان باکتری های خاک، کنترل مواد غذایی و آب با این روش انجام می شود.

در ضمن به منظور بررسی حیات در کرات دیگر،

از طریق میزان نور تولیدی به احتمال داشتن حیات در آن ها پی می برند.

کما این که سازمان NASA امریکا بر سنگهای آسمانی یا موادی را که از خارج جو از سوی فضانوردان آورده می شود، با ترکیبات سیستم BL کرم شب تاب مخلوط می کند

تصویربرداری و ردیابی سلول های سرطانی

با استفاده از روش ایجاد جهش در ژن سازنده این آنزیم در حال حاضر در دانشگاه تربیت مدرس نور سبز تولیدی این آنزیم به نور قرمز تبدیل شده است.

نور قرمز براحتی از بافت های بدن موجودات زنده عبور می کند (برخلاف نور سبز).

ژن تولیدکننده نور قرمز سپس به بافت های بدن موجودات زنده انتقال می یابد.

بیان پروتئین لوسیفراز و تولید نور قرمز براحتی می تواند با استفاده از دوربین های ویژه اندازه گیری شود و از این طریق وضعیت بافتهای نرمال و سرطانی تشخیص داده می شود.

همچنین با استفاده از این روش که روشی غیرمضر برای فرد میزبان است

براحتی می توان مهاجرت سلول های سرطانی یا پدیده متاستاژ را بررسی کرد.

چرا شب تاب می درخشد؟

کرم شب تاب لفظی کلی است برای حشراتی که در شب می درخشند.

این موجود برخلاف نام آن ، حشره ای است که جزو راسته سخت بالپوشان (Coleoptera) است.

گونه های زیادی از این حشرات شناسایی شده اند.

نور تولیدی از آنها برای جلب جنس مخالف و همچنین در مواردی شکار طعمه است.

در بعضی گونه ها در تمام مراحل دگردیسی حشره اعم از تخم ، لارو، حشره بالغ نر و ماده نورافشانی دیده می شود.

نام علمی گونه ای که در ایران غالب است و به فراوانی یافت می شود Lampyris turkestanicus است.

نام انگلیسی این حشره firefly و عربی آن حباحب است.

در بسیاری از گونه ها از جمله حشره ایران تنها جنس نر قادر به پرواز است و البته نور نیز می دهد.