در مطالعه‌ای نوآورانه که به‌تازگی در نشریه معتبر ACS Nano منتشر شده، پژوهشگران دانشگاه ملی تایوان موفق به توسعه یک زیست‌حسگر غیرتهاجمی شده‌اند که با بهره‌گیری از نانوساختار‌های DNA سه‌تایی و نانوذرات طلا، microRNA‌های مرتبط با سرطان مثانه را با دقت بالا و در مدت زمان کمتر از یک ساعت شناسایی می‌کند.

این دستاورد می‌تواند راه را برای مدیریت دقیق‌تر و سریع‌تر سرطان مثانه و حتی سایر بیماری‌های مرتبط با microRNA هموار کند.

در قلب این فناوری، از نانوسوئیچ‌های DNA سه‌تایی (Triplex DNA Nanoswitches یا TDNs) استفاده شده است که به‌صورت برنامه‌پذیر نسبت به تغییرات pH واکنش نشان می‌دهند. این نانوسوئیچ‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که تنها در شرایط اسیدی یا قلیایی خاص باز شده و نانوذرات طلای حامل واحد‌های گزارشگر را آزاد می‌کنند.

دو نانوسوئیچ اختصاصی برای شناسایی miR-۱۸۳ و miR-۱۵۵ (دو microRNA پرابراز در بیماران مبتلا به سرطان مثانه) طراحی شده‌اند. این عناصر در قالب یک پلتفرم زیست‌حسگر مبتنی بر رزونانس پلاسمون سطحی (SPR) به کار گرفته شده‌اند.

در این سامانه، رهایش نانوذرات طلا در دو مرحله و در دو pH مجزا (۵.۰ و ۸.۳) انجام می‌شود. این فرآیند موجب تولید سیگنال‌های نوری متمایز و قابل تشخیص توسط سیستم SPR می‌شود که به کمک آن می‌توان حضور دقیق microRNA‌های هدف را شناسایی کرد. حساسیت بالای این سامانه باعث شده است که حدود تشخیص آن برای miR-۱۸۳ و miR-۱۵۵ به‌ترتیب به ۰٫۵۷ پیکومولار و ۰.۸۳ پیکومولار برسد—رقمی که از بسیاری از روش‌های تشخیصی رایج، از جمله qRT-PCR، عملکرد بهتری نشان می‌دهد.

یکی از ویژگی‌های برجسته این فناوری، قابلیت انجام آزمایش با نمونه‌گیری ساده و غیرتهاجمی از ادرار است. در مقایسه با روش‌های سنتی مانند بیوپسی یا تست‌های مبتنی بر واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR)، این روش نیازی به تقویت ژنتیکی ندارد، در دمای ثابت (ایزوترمال) عمل می‌کند و کل فرآیند تشخیص را در کمتر از یک ساعت به پایان می‌رساند.

به گفته پروفسور جا-آن انی هو (Ja-an Annie Ho)، سرپرست این پروژه، «طراحی ساده و انعطاف‌پذیر این سامانه در کنار قابلیت نمونه‌گیری غیرتهاجمی، آن را به گزینه‌ای بسیار مناسب برای استفاده‌های بالینی تبدیل کرده است نه‌تنها برای سرطان مثانه، بلکه برای طیف وسیعی از بیماری‌هایی که با microRNA‌های خاص مرتبط هستند.»

در عصر پزشکی شخصی و دقیق، یافتن روش‌هایی که امکان شناسایی زودهنگام و اختصاصی بیماری‌ها را فراهم کنند، بیش از هر زمان دیگری حیاتی است. سامانه معرفی‌شده در این تحقیق نه‌تنها از حساسیت و اختصاصیت بالایی برخوردار است، بلکه انعطاف‌پذیری بالایی برای شناسایی هم‌زمان چندین نشانگر زیستی دارد. این ویژگی‌ها می‌تواند مسیر را برای تشخیص‌های سریع‌تر، کم‌هزینه‌تر و کم‌تهاجمی‌تر هموار کرده و نقش مهمی در بهبود فرآیند‌های غربالگری، پیگیری و درمان ایفا کند.

این دستاورد یک نمونه موفق از تلفیق نانوفناوری، زیست‌حسگر‌های پیشرفته و طراحی مولکولی هوشمند است که با بهره‌گیری از ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد نانوسوئیچ‌های DNA، ابزار نوینی را در اختیار جامعه پزشکی و پژوهشگران قرار می‌دهد. گسترش این فناوری می‌تواند انقلابی در شیوه‌های تشخیص غیرتهاجمی سرطان و بیماری‌های دیگر رقم بزند.