دستگاه مغناطیسی نادرترین گلبول های سفید خون را جدا می کند

اعتبار: نیکلاس کاستانو و همکاران، آزمایشگاه روی یک تراشه (انجمن سلطنتی شیمی، 2022). DOI: 10.1039/D2LC00154C

در سراسر جهان، آلرژی های غذایی در حال افزایش است. یکی از مهم‌ترین سلول‌ها در مطالعه این بیماری، بازوفیل‌ها هستند که التهاب و واکنش‌های دیگر به عوامل حساسیت‌زا مانند راش و گاهی آنافیلاکسی را فعال می‌کنند. اما بازوفیل ها در یک ویال معمولی خون بسیار نادر هستند و 1٪ یا کمتر از کل گلبول های سفید را تشکیل می دهند. به منظور پیشرفت علم آلرژی های غذایی – و کسب اطلاعات بیشتر در مورد این سلول گریزان – مهندسان و پزشکان دانشگاه استنفورد توجه خود را بر راهی برای جداسازی بازوفیل ها متمرکز کرده اند.

در مقاله ای که در آزمایشگاه روی یک تراشهمحققان یک سیستم میکروسیال را ترسیم می کنند که بازوفیل های واکنش دهنده به آلرژن را از نمونه های خون جدا می کند. سندی تانگ، دانشیار مهندسی مکانیک و نویسنده ارشد این مقاله، می‌گوید: «هدف بلندمدت ما این است که بفهمیم چگونه می‌توان یک تست آلرژی غذایی بهتر طراحی کرد که ایمن‌تر و دقیق‌تر باشد». ما تست فعال سازی بازوفیل را با توجه به تمام داده های همکاران بالینی و آزمایشگاه های خود در سرتاسر جهان، امیدوارکننده ترین آزمایش تشخیص دادیم. اما جریان کار فعلی قابل استفاده گسترده بالینی نیست.

دانشمندان نشان داده‌اند که آزمایشی که بیش از 10 سال است، آزمایش فعال‌سازی بازوفیل، بسیار دقیق‌تر از سایر آزمایش‌های آلرژی است – مانند تست پوستی یا آزمایش خون سنتی – اما در حال حاضر فقط در تنظیمات تحقیقاتی استفاده می‌شود.

تکمیل این آزمایش برای برخی از دانشمندان بالینی مانند استفان گالی، دکتر مری هویت لاولس، MD، پروفسور و یکی از نویسندگان این مطالعه، اولویت است، که می گوید این آینده آزمایش آلرژی است – اجتناب از ناراحتی و پتانسیل عوارض جانبی جدی. واکنش در بیماران، در حالی که شانس نتایج مفید را نیز بهبود می بخشد.

گالی می‌گوید: «از تمام بیمارانی که آنتی‌بادی‌هایی دارند که ممکن است واسطه‌ی واکنش‌های آلرژیک واقعی علیه یک آلرژن خاص باشند، تنها حدود نیمی از آنها در واقع واکنش بالینی به آن آلرژن نشان می‌دهند.» “با استفاده از بازوفیل آنها، 95٪ یا بیشتر از بیماران مبتلا به برخی از آلرژی های بالینی قابل توجه را می توان شناسایی کرد.”

خلوص از طریق غربال مغناطیسی

در حال حاضر، آزمایش فعال سازی بازوفیل به یک روش آزمایشگاهی دست و پا گیر نیاز دارد. آزمایشی که این محققان پیش‌بینی می‌کنند، می‌تواند با یک رویکرد نسبتاً غیرمستقیم که می‌تواند استفاده بالینی را امکان‌پذیر کند، سریع‌تر نتایج را تولید کند. جداسازی بازوفیل ها از حجم کم خون یکی از جنبه های مهم رویکرد آنهاست.

با شروع نمونه‌ای از خون کامل، محققان از ترکیبی از مرتب‌سازی بر اساس اندازه برای حذف گلبول‌های قرمز قبل از معرفی چند ماده افزودنی ویژه به گلبول‌های سفید استفاده می‌کنند. نیکلاس کاستانیو، دکترای تخصصی، گفت: “ما از یک کوکتل آنتی بادی استفاده می کنیم که غیر بازوفیل ها را هدف قرار می دهد. و سپس نانوذرات مغناطیسی به آن آنتی بادی ها متصل می شوند.” دانشجو و نویسنده اصلی مقاله

سپس، برای جداسازی بازوفیل‌ها، محققان سلول‌ها را از طریق دستگاهی می‌کشند که یک میدان مغناطیسی طراحی‌شده سفارشی اعمال می‌کند که هر چیزی که بازوفیل نیست را جذب و بی‌حرکت می‌کند. سلول ها از طریق یک میدان مغناطیسی به تدریج قوی تر جریان می یابند تا اطمینان حاصل شود که مایع حاصل حاوی بازوفیل های خالص است.

کاستانو با اشاره به خلوص و بازیابی بیش از 95 درصد می‌گوید: «با این کار، ما یک غربال برای جداسازی بازوفیل‌ها ایجاد کرده‌ایم که به ما کمک می‌کند بازخوانی تشخیصی بسیار فراتر از آنچه در حال حاضر وجود دارد، داشته باشیم.

طراحی آینده آزمایش

محرک اصلی طراحی دستگاه زمان بود. جداسازی سریع سلول‌های زنده ضروری است: سلول‌های خونی هر چه زمان کمتری را خارج از بدن بگذرانند، یکپارچگی بیشتری دارند، در نتیجه قابلیت زنده‌مانی و دقت آزمایش‌ها افزایش می‌یابد.

زمان جداسازی سریع 10 دقیقه ای که این محققان به دست آوردند نیز دسترسی به آزمایش ها را برای طیف گسترده ای از کلینیک ها افزایش می دهد. تدارکات اجرای جمع‌آوری خون از یک بیمارستان به یک مرکز پردازش مرکزی می‌تواند احتمال درخواست پزشکان برای آزمایش‌ها را به تاخیر بیاندازد و مانع شود. کاستانیو گفت، ارائه ایزوله در کلینیک‌ها و آزمایشگاه‌های تشخیصی “به باز کردن این حوزه کمک می‌کند تا بتوانیم دسته‌ای از آزمایش‌ها را به نام سنجش‌های عملکردی ایمنی در کلینیک انجام دهیم.”

تست فعال سازی بازوفیل تنها اولین کاربرد این دستگاه است. می‌توان از آن با سایر سنجش‌های عملکردی ایمنی استفاده کرد – آزمایش‌هایی که پزشکان برای ارزیابی درمان‌های درمانی خاص در سطح سلولی استفاده می‌کنند – که به سایر انواع گلبول‌های سفید خون نیاز دارند، نه فقط بازوفیل. به گفته محققان، این نرم افزار جامع می تواند تغییرات بیشتری در مطالعات آلرژی و ایمنی ایجاد کند.

کاستانو مشتاق مراحل بعدی توسعه است زیرا این سیستم جداسازی بازوفیل میکروسیالی یک “فرایند میانی” است. برای توسعه کامل آزمایش، جمع‌آوری خون بالادست و اندازه‌گیری فعال‌سازی پایین‌دست باید به همان اندازه ساده باشد.

کاستانیو گفت: “شما نمی توانید بدون یک مطالعه تشخیصی خوب رویکرد درمانی خوبی داشته باشید.” ما امیدواریم در آینده یک آزمایش کاملاً خودکار، کوچک، سریع و استاندارد ایجاد کنیم تا برای پزشکانی که آلرژی‌ها را تشخیص داده یا نظارت می‌کنند، در دسترس قرار گیرد.»