دستگاه تکثیر ژن طراحی وساخته شد - کنفرانس هکا

به گزارش گروه علمی و دانشگاهی خبرنگاران به نقل از دانشگاه صنعتی شریف، پژوهشگران این دانشگاه پس از سه سال کوشش مداوم پیروز به ساخت دستگاه تکثیر ژن با قیمتی معادل یک دهم نمونه خارجی آن شدند.

امروزه روش PCR صندلی مهمی را در جنبه های مختلف مهندسی ژنتیک، بیولوژی مولکولی، میکروب شناسی تشخیصی، تشخیص سرطان و بیماری های ژنتیک، تشخیص هویت، جرم شناسی، مشخص ترادف، باستان شناسی، مطالعه تکاملیموجودات پیدا نموده است.

این روش تقریباً در تمامی آزمایشگاه های زیست مولکولی جزو کارهای متداول است و به صورت اتوماتیک به وسیله کامپیوتر انجام می گردد. این تکنیک تمامی مسائل قبلی در زیست مولکولی که ناشی از عدم دسترسی به مقادیر زیادی از DNA یکسان بود را رفع کرد. برای مثال قبلاً برای بدست آوردن نسخه های متعدد از یک ژن خاص می بایست این ژن را به داخل حامل مناسب وارد نموده و در یک باکتری تکثیر نمایند ولی امروزه این کار را به سادگی و با استفاده از PCR انجام می دهند. PCR از نظر علمی تشابه زیادی به همانند سازی DNA دارد و در واقع برگرفته از آن است.

PCR همانند یک دستگاه فتوکپی عمل می نماید که بوسیله آن می توان صفحاتی از کتاب ژنوم هر موجود را به تعداد دلخواه و مشابه نسخه اصلی (البته در مواردی همراه با خطاهای جزئی) تکثیر کرد. با این روش می توان یک ژن را به اندازه ای تکثیر کرد تا بتوان با استفاده از روش هایی مانند الکتروفورز مشاهده کرد. شما یک تار مو را از فاصله 6 متری نمی توانید ببینید اما یک دسته میلیاردی از مو کنار هم به خوبی مشاهده می شوند.

طراحی و ساخت دستگاه تکثیر ژن (PCR) حاصل کوشش سه ساله امیر شاملو استادیار دانشکده مهندسی مکانیک و عضو پژوهشکده زیست فناوری و محیطزیست دانشگاه صنعتی شریف به همراه منوچهر وثوقی رئیس پژوهشکده زیست فناوری و محیط زیست، مسعود مددالهی دانش آموخته مقطع دکتری شریف، عرفان قاضی میرسعید، علی آماده دانشجویان کارشناسی ارشد و مهدی دیزانی دانشجوی کارشناسی دانشگاه صنعتی شریف به سرانجام رسیده است.

شاملو درباره اهمیت دستگاه تکثیر ژن گفت: دستگاه تکثیر ژن (PCR) مبتنی بر قطره پایه، در تمامی آزمایشگاه های زیستی، پاتولوژی، بیمارستان ها و کلینیک ها معمولاً به صورت روزانه کاربرد دارد و تاکنون از نمونه های خارجی این دستگاه استفاده می شده است.

دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک یادآور شد: اخیراً چند نمونه داخلی با روش های سنتی و تجاری ساخته شده است که به دلیل بالا بودن قیمت، تهیه آن برای آزمایشگاه ها سخت می باشد. بنابراین ما با هدف حفظ دقت و کاهش قیمت تصمیم به ساخت دستگاه تکثیر ژن در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف گرفتیم. دستگاه ساخته شده در واقع دارای سیستمی متمایز از روش های سنتی و تجاری موجود در بازار است و با هزینه هایی بسیار کمتر قادر به انجام عملیات تکثیر ژن می باشد.

وی اضافه نمود: دستگاه تکثیر ژن ساخته شده، دقت را با استفاده از نانو ذرات ها در همان حد نمونه های تجاری حفظ و سرعت را نیز افزایش داده است که این افزایش سرعت 30 تا 40 درصد نمونه های خارجی است. اما از لحاظ هزینه، قیمت یک دهم نمونه های مشابه تجاری است. بنابراین از این حیث برای آزمایشگاه ها بسیار کاربردی است.

شاملو در ادامه تاکید نمود: این پروژه در قالب چند سرانجام نامه ارشد و دکتری اجرا شده است. در حال حاضر کوشش می کنیم با همکاری دانشگاه دستگاه مذکوررا تجاری سازی نموده و به سمت بازار روانه کنیم.

مسعود مددالهی دانش آموخته دانشکده مهندسی مکانیک در ادامه درباره دستگاه تکثیر ژن ساخته شده گفت: دستگاه تکثیر ژن (PCR) مبتنی بر قطره پایه با استفاده از تعدادی قطرات آبی ژن برای تکثیر عمل می نماید.

وی اظهار داشت: روش تکثیر فوق نسبت به دیگر روش ها مزایایی دارد که مهمترین آنها پیوسته بودن این روش و جلوگیری از آلودگی است. دستگاه ساخته شده به وسیله کابل به رایانه متصل می گردد و قابلیت کنترل دماهای مختلف را دارد. در داخل دستگاه یک سیستم میکروفلوئیدی تعبیه شده است که توانایی تزریق ژن ها به صورت پیوسته را داراست و می توانیم از خروجی دستگاه ژن های تکثیر شده را تحویل بگیریم.

این پژوهشگر توضیح داد: در ساخت این دستگاه از یک روش جدید به منظور فراوری دستگاه های میکروفلویدیک استفاده شده است که قابلیت تعمیم در تمامیدستگاه های دیگر ساخته شده توسط پژوهشگران در حوزه میکرو و نانو را داراست. مزیت این روش، فراوری دستگاه های میکروفلویدیک با قابلیت تحمل فشارهای بسیار بالا است. در این دستگاه برای اولین بار اثر نوع خاصی از نانوذرات مورد آنالیز نهاده شد و نتایج آن با نتایج به دست آمده با دستگاه های تجاری مقایسهشده است.

وی اضافه نمود: نتایج حاکی از آن است که با استفاده از نانوذرات، دستگاه ساخته شده می تواند کارایی دستگاه های تجاری را با کاهش زمان فرآیند حاصل کند. همچنین نشان داده شده است که نانوذرات می توانند تا 5 برابر (وحتی بیشتر) نتایج واکنش PCR را بهبود دهند. از دیگر مزایای سیستم های PCR جریان پیوسته بودن دستگاه ساخته شده هزینه ارزان تر، سیستم کنترلی ساده تر و تغییر سریع دما است.

مددالهی یادآور شد: در این دستگاه از سیستم قطره پایه برای تکثیر ژن استفاده می گردد و در این دسته از سیستم های PCR ریز سیالاتی، سیال نمونه آزمایش به صورت قطره های کوچکی در یک سیال ثانویه، که معمولاً نوعی روغن است، در می آید.

وی اظهار داشت: مشتریان این طرح به طور کلی تمام سازمان ها، شرکت ها و افرادی که در زمینه تشخیص بیماری، استخراج و تکثیر ژن و زمینه های مشابه دیگر فعالیت دارند هستند و در صورت تجاری سازی، آنها می توانند این محصول را با یک دهم قیمت نمونه خارجی آن تهیه نمایند.