طور باحثون في الولايات المتحدة والصين تقنية جديدة لتشخيص الأمراض المرتبطة بالعين بسرعة ودقة، من خلال الكشف عن التوقيعات الجزيئية الحيوية في دموع المرضى. تم تطويره بواسطة فريق بقيادة لوك لي في كلية الطب بجامعة هارفارد و فاي ليو في جامعة ونتشو الطبية، يستخدم نظام iTEARS أغشية نانوية متذبذبة لعزل الجزيئات الحيوية المغلفة عن الشوائب، مما يجعلها أسهل بكثير في الدراسة والتصنيف.
التحدي الرئيسي الذي تواجهه الدراسات السريرية الحالية هو الحاجة إلى تشخيص الأمراض بطرق غير جراحية. يمكن العثور على معلومات قيمة حول مجموعة واسعة من العمليات البيولوجية في الإكسوسومات: الهياكل المنطلقة من جميع أنواع الخلايا الحية تقريبًا، حيث يتم تغليف الجزيئات الحيوية المعقدة، بما في ذلك البروتينات والدهون والأحماض النووية، في غلاف غشاء الخلية. ومن خلال دراسة هذه الإكسوسومات، يمكن للأطباء تحديد العمليات البيولوجية المرتبطة بأمراض معينة، دون الحاجة إلى طرق أكثر تدخلاً.
من المصادر المفيدة بشكل خاص للإكسوسومات دموع المرضى، التي تشترك في المكونات الجزيئية الحيوية الرئيسية مع دمائهم، كما يمكن الوصول إليها بسهولة أكبر بكثير من السوائل الأخرى في العين. ومع ذلك، فإن التقنيات الحالية لتشخيص المرضى بهذه الطريقة كانت محدودة حتى الآن بسبب أوقات المعالجة الطويلة، وأحجام العينات الصغيرة، وانخفاض معدلات تعافي الإكسوسوم.
في دراستهم، ذكرت في أكس نانوقدم الباحثون نهجًا جديدًا لتحليل الدمعة، أطلق عليه اسم "تحليل الإكسوسومات المسيل للدموع عبر نظام العزل السريع" (iTEARS). تتضمن طريقتهم أولاً جمع الدموع على شريط اختبار غير جراحي، مغمور في محلول ملحي. ثم يمر السائل بين زوج من الأغشية النانوية المتقاربة، المصنوعة من أكسيد الألومنيوم الأنودي.
كلا الغشاءين مدفوعان للتذبذب بسبب اختلاف الضغط بين السائل الموجود داخلهما والفضاء الخارجي. خلال هذه التذبذبات، يمكن لشظايا جزيء حيوي صغير أن تمر عبر الحواجز، بينما تترك الإكسوسومات محاصرة بالداخل. بعد ذلك، تمكن الفريق من إزالة حمولة الإكسوسومات من أغلفة أغشية الخلايا، لتكون جاهزة للتحليل.
وباستخدام iTEARS، قام الباحثون بتحليل دموع المشاركين من البشر، بعضهم يتمتع بصحة جيدة، والبعض الآخر يعاني من مجموعة متنوعة من الأمراض المرتبطة بالعين. بالنسبة لكل مريض، سمحت لهم هذه التقنية بعزل إنتاجية عالية من الإكسوسومات النقية من بضع قطرات من الدموع (حوالي 10 ميكرولتر) في غضون 5 دقائق فقط. وإجمالاً، حددوا أكثر من 900 نوع من البروتين في العينات.
العدسات اللاصقة تراقب نسبة الجلوكوز في الدموع
من بينها، تم العثور على 426 في الإكسوسومات المرتبطة بمرض جفاف العين: وهي حالة شائعة حيث لا توفر الدموع تزييتًا كافيًا للعين. ومن خلال تحديد ثلاثة بروتينات محددة في دموع المرضى، تمكن الباحثون أيضًا من التمييز بين نوعين فرعيين من أمراض جفاف العين، والتي يتطلب كل منها علاجات مختلفة.
علاوة على ذلك، وجد الباحثون أن وجود فائض من أربعة أنواع من جزيء الحمض النووي الريبوزي (RNA) كان مؤشرا على اعتلال الشبكية السكري، وهو أحد مضاعفات مرض السكري الذي يدمر شبكية العين. وبناءً على هذا النجاح المبكر، يأملون أن يتمكن iTEARS من توفير تشخيص سريع ودقيق وغير جراحي لمجموعة واسعة من الحالات المرتبطة بالعين والأمراض الأخرى.
