חוקרים בטכניון וב-IBM פיתחו התקן חדשני לאבחון חלבונים

15 אוגוסט, 2017

ההתקן הזעיר, המתבסס על שבב מיקרו-פלואידי, מאפשר אבחון סמני מחלה ברגישות הגבוהה פי יותר מ-1,000 מהשיטות הקיימות

Share via Whatsapp

חוקרים בטכניון ובמרכז המחקר של IBM בציריך פיתחו התקן חדשני שמאפשר אבחון חלבונים ברגישות הגבוהה פי יותר מ-1,000 מזו של שיטות קיימות. כך מדווח כתב העת המדעי Analytical Chemistry, שאף בחר במחקר לכתבת השער.

ההתקן החדש נועד לניטור חלבונים המהווים סמנים ביולוגיים (biomarkers), כלומר מולקולות ביולוגיות המתריעות על היווצרות מחלה בגוף. ניטור חלבונים מהווה כיום כלי חיוני באבחון רפואי – מאבחון מלריה, דרך גילוי ארועים קרדיולוגיים, ועד אבחון ומעקב אחר גידולים סרטניים.

תמונת השער המופיעה ב-Analytical Chemistry

האתגר הגדול בתחום זה הוא ניטור הסמנים הביולוגיים הרלוונטיים בשלב מוקדם של המחלה, כאשר סמנים אלה עדיין אינם רבים, וזאת מאחר שאבחון מוקדם מגדיל משמעותית את סיכויי ההחלמה, ובמקרה של מחלות קשות משפר גם את סיכויי ההישרדות.

היתרון הגדול של הטכנולוגיה החדשה הוא הרגישותה הגבוהה המאפשרת זיהוי של סמנים ביולוגיים בשלב מוקדם של המחלה, כששכיחותם בדגימה עדיין נמוכה מאוד. הטכנולוגיה מבוססת על חומרה פשוטה יחסית  – שבב מיקרופלואידי המכיל ערוצי זרימה בעובי של שערה. הטכנולוגיה הזו מבשרת סוג חדש של התקני אבחון פשוטים, קטנים וזולים יחסית שיחליפו את הציוד המתוחכם והיקר המשמש לכך כיום. התקנים אלה יאפשרו לבצע אבחון מוקדם על סמך דגימות קטנות במיוחד, כגון טיפת דם.

מרמים את הגלאי

המחבר הראשי של המאמר, פדריקו פרטורה (Federico Paratore) ערך את המחקר במסגרת עבודת הדוקטורט שלו בהנחייתם של פרופ’-משנה מורן ברקוביץ מהפקולטה להנדסת מכונות בטכניון ושל ד”ר גובינד גאיקלה ( Dr. Govind Kaigala ) ממרכז המחקר של IBM בציריך.

עורך המחקר פדריקו פרטורה

לדברי פרופ’-משנה ברקוביץ, ראש המעבדה לטכנולוגיות מיקרוזרימה בטכניון, “אנו משתמשים בשיטת העלאת ריכוזים ישנה שנקראת איזוטכופורזה (ITP), אך באופן שונה מהמקובל. באמצעות שילוב בין שדות חשמליים וכימיה ייחודית, אנו מרכזים חלבונים מהדגימה לנפח זעיר, ומייצרים תגובה בינם לבין נוגדנים שנמצאים על שטח המיקרו-תעלות. התגובה מוגברת עקב הריכוז המקומי הגבוה, וניתן למדוד אותה באמצעות גלאי סטנדרטי.”

“למעשה אנחנו מרמים את הגלאי,” מוסיף הדוקטורנט פרטורה. “אנחנו חושפים אותו לריכוז גדול פי 10,000 מהריכוז בדגימה המקורית וכך מגדילים את רגישותו.”

הבדיקה פשוטה להפליא: כמה טיפות של דגימה מוחדרות לשבב המיקרופלואידי ואז מופעל השדה החשמלי. החלבונים נדחסים לנפח מזערי של כ-50 פיקו-ליטר – כמיליונית מנפחה של דמעה – והתוצאות מתקבלות תוך דקות ספורות.

ד”ר גובינד גאיקלה, מדען במרכז המחקר של IBM בציריך, מוסיף כי “האלגנטיות בגישה זו טמונה בפשטותה וכמובן בהגברה הדרמטית ברגישות ההתקן. אפשר ליישם שיטה זו במערכות אבחון רבות ואנו מעריכים כי היא תצמצם את המגבלות הקיימות באבחון רפואי ותשמש בבדיקות של דגימות ביולוגיות של דם, רוק, שתן ועוד.”

חברת הסטארטאפ טיסליה רכשה לאחרונה את זכויות השימוש בטכנולוגיה, ומשתמשת בה על מנת לפתח יכולות אבחון רפואי מתקדמות.

פורסם בקטגוריות: מדע , מכשור רפואי