ابتكار أداة جديدة ترصد «أمراض الدماغ» بدقة غير مسبوقة

طوَّر فريق بحثي أداة جديدة تتيح تحليل التغيرات الجزيئية في أنسجة الدماغ بشكل دقيق، ومحدود التداخل، مما يجعلها مثالية للعينات الحساسة، بالإضافة إلى كونها قابلة للاستخدام في بيئات معقَّدة.

وتعمل هذه التقنية باستخدام مسبار فائق الدقة، يبلغ عرضه أقل من ملليمتر، بطرف لا يتجاوز واحد ميكرون (ألف جزء من المليمتر)، ما يجعلها غير مرئية بالعين المجردة.

وبحسب الدراسة المنشورة في دورية “نيتشر ميثودز” Nature Methods، يمكن إدخال هذا المسبار في أعماق الدماغ دون التسبب في أضرار تُذكر، إذ يضيء أنسجة الأعصاب، ويوفر بيانات عن تركيبها الكيميائي، مما يساعد في الكشف عن التغيرات الجزيئية الناتجة عن الأورام، أو الإصابات الأخرى.

تعتمد هذه الأداة على تقنية تُسمى “التحليل الطيفي الاهتزازي”، والتي تستفيد من ظاهرة تسمى “تأثير رامان” إذ ينعكس الضوء بشكل مختلف بناءً على التركيب الكيميائي للجزيئات، ما يتيح تحديد إشارات طيفية مميزة لكل جزيء، تعمل كـ”بصمة جزيئية” لتحليل النسيج المستهدف.

والتحليل الطيفي الاهتزازي تقنية علمية تُستخدم لدراسة الخصائص الكيميائية للمركبات والجزيئات بناءً على التفاعلات بين الضوء والمادة. وتعتمد هذه التقنية على استغلال الخصائص الاهتزازية للجزيئات، إذ يتسبب الضوء في اهتزاز الروابط الكيميائية بين الذرات داخل الجزيء، مما ينتج أنماطاً طيفية مميزة، تمثل “بصمة” لكل جزيء.

وتأثير رامان ظاهرة تحدث عندما يتفاعل الضوء مع الجزيئات، ويتشتت بشكل غير مرن، فبعض الضوء الممتص من الجزيء يعاد إصداره بطاقة مختلفة، بناءً على التغيرات في مستوى الطاقة الاهتزازية للجزيء.

وتبدأ تقنية التحليل الطيفي الاهتزازي بتوجيه شعاع ليزر عالي الدقة إلى العينة المراد تحليلها، ليتفاعل هذا الشعاع مع الجزيئات داخل العينة، وتُحدث فوتونات الليزر تغيّرات في مستوى الطاقة الاهتزازية للجزيئات.

بعد ذلك، تقوم الأجهزة الطيفية بتسجيل التغيرات في تردد الضوء المتشتت نتيجة هذا التفاعل، ويتم تحليل الطيف الناتج للكشف عن طبيعة الروابط الكيميائية والذرَّات المكونة لها، مما يوفر معلومات دقيقة وشاملة عن التركيب الكيميائي للمادة.

واستخدم الفريق التقنية لدراسة نماذج تجريبية للورم النقلي الدماغي، وكشفت الأداة عن قدرة الأورام على إطلاق خلايا قد تفلت من الجراحة التقليدية.

كما أظهر الفريق قدرة الأداة على التمييز بين التغيرات الجزيئية المرتبطة بالإصابات الدماغية والصدمات، مما يمهد الطريق لتشخيص دقيق باستخدام الذكاء الاصطناعي.

ويقول الفريق إن هذه التقنية يمكن أن تستخدم في تحليل التغيرات الجزيئية المرتبطة بالأمراض المختلفة، مثل السرطان، مما يساعد في فهم تطور المرض والتشخيص المبكر له، كما يُمكن أن تُستخدم لرصد التغيرات الكيميائية في الأنسجة العصبية.

كما استخدم الباحثون التقنية الجديدة لدراسة المناطق الدماغية التي تتسبب في نوبات الصرع بعد الإصابات الدماغية، ووجدوا أن أنماط الاهتزاز الجزيئي تختلف بين المناطق المتأثرة بالأورام وتلك المتأثرة بالإصابات.

وترى المؤلفة المشاركة، ليسيت مينينديز دي لا بريدا، الباحثة في معهد “كاخال” الإسباني، أن هذه النتائج تفتح الباب أمام استخدام التوقيعات الجزيئية لتصنيف الكيانات المرضية المختلفة بدقة عالية، باستخدام الخوارزميات، بما في ذلك تقنيات الذكاء الاصطناعي.

وتتميز هذه التقنية بكونها غير مدمِّرة، إذ لا تتطلب إتلاف العينة، مما يجعلها مثالية للعينات الحساسة، كما تتميز بحساسيتها ودقتها العالية، مما يسمح برصد تغييرات طفيفة جداً في التركيب الكيميائي، بالإضافة إلى كونها قابلة للاستخدام في بيئات معقَّدة، مثل الأنسجة الحيّة، أو المواد الصلبة.

ورغم مزاياها، تواجه التقنية بعض التحديات، أبرزها حساسية الأجهزة المستخدمة، والتي تتطلب بيئة محكمة لتجنب أي تداخل يؤثر على النتائج، كما أن ارتفاع تكلفة المعدات يمثل عائقاً أمام استخدامها على نطاق واسع، وخاصة في الدول، أو المؤسسات ذات الموارد المحدودة.

ويقول الباحثون إن التقنية الجديدة “نقلة نوعية في دراسة الدماغ البشري؛ وتتيح تحليل أنسجته في حالتها الطبيعية دون الحاجة إلى تعديلها وراثياً كما هو الحال مع التقنيات التقليدية”، وفق المؤلف المشارك في الدراسة، مانويل فالينتي، قائد فريق البحث في المركز الوطني الإسباني لأبحاث السرطان.

ويقول فالينتي: “تسمح هذه التقنية برصد أي تغيرات جزيئية في الدماغ ناجمة عن الأمراض، مما يعزز من دقة التشخيص ودراسة البنى الدماغية، بشكل شامل، دون الحاجة إلى إعدادها مسبقاً”.

المصدر: عين ليبيا