تكنولوجيا استشعار آلية لتشخيص مشاكل الصحة الإنجابية

طوَّر هذه التقنية باحثون في جامعة إمبريال في لندن وجامعة هونغ كونغ، لقياس الهرمونات التي تؤثر على الخصوبة والنمو الجنسي والحيض بشكل أسرع وبتكلفة أقل من الطرق الحالية. نُشر العمل في مجلة التواصلات الطبيعية Nature Communications في قسم الكيمياء في كلية إمبريال بلندن ومدرسة العلوم الطبيعية الحيوية بجامعة هونغ كونغ. تم اختباره على المرضى في مستشفى هامر سميث Hammersmith hospital وهو جزء من إمبريال كوليدج للرعاية الصحية.

تعاني ثلث النساء في إنكلترا من مشاكل حادة في الصحة الإنجابية مثل العقم وانقطاع الطمث المبكر. عادًة ما يُشخص الأطباء هذه الحالات عن طريق إجراء فحص دم لقياس كمية هرمون اللوتين LH في العينة. لا يمكن لفحوصات الدم الحالية أن تقيس بسهولة هبوط وارتفاع مستويات هرمون اللوتين وهو الأمر الحيوي للخصوبة الطبيعية وما يسمى بأنماط نبض LH المرتبطة بالاضطرابات التناسلية.

لا يمكن حاليًا قياس أنماط نبض هرمون اللوتين في فحص سريري حيث يحتاج الأطباء إلى أخذ عينة دم من المرضى كل 10 دقائق لمدة 8 ساعات على الأقل بالإضافة إلى ذلك فإن تحليل هذه العينات يستغرق وقتًا طويلًا حيث يجب إرسال الدم إلى المختبر؛ بالإضافة أن الفحوص باهظة الثمن.

استخدم الباحثون خلال التجربة مستشعرًا بيولوجيًا جديدًا مرتبطًا بنظام روبوتي يسمى قارئ الأباتمرات الكهروكيميائية اختصارًا (رابتر) RAPTER – Robotic aptamer-enabled electrochemical reader حيث لديه القدرة على تحويل الفحص السريري للمرضى الذين يعانون من الاضطرابات التناسلية من خلال مراقبة أنماط الهرمونات للمرضى في الوقت الفعلي.

تم استخدام نموذج رابتر النموذجي لقياس هرمون اللوتين في دم المرضى الذي يؤخذ منهم كل عشر دقائق للوصول إلى نتيجة فورية. يعتقد الفريق أنه يمكن أن يمهد الطريق إلى المزيد من الاستطباب الشخصي. ويأملون في إمكانية تطوير هذه التقنية لإعطاء الأطباء صورة أوضح عن نبضات هرمون اللوتين واقتراح علاجات أكثر فعالية استنادًا إلى احتياجات الفرد.

قال البروفيسور ولجيت ديلو Waljit Dhillo أحد المؤلفين الرئيسيين وأستاذ أبحاث معهد الصحة القومية في الغدد الصماء والتمثيل الغذائي في كلية إمبريال بلندن: “تعد مشكلات الصحة الإنجابية شائعة بين النساء في المملكة المتحدة وحول العالم يمكن أن يكون تشخيص بعض هذه الحالات طويلًا مما يؤدي إلى تأخير العلاج ويمكن أن تؤثر مشكلات الصحة الإنجابية أيضًا على صحة المرأة العقلية والبدنية. هناك حاجة واضحة لطرق جديدة وأفضل لتشخيص هذه الحالات بسرعة أكبر. تقنيتنا ستكون قادرة على إعطاء الأطباء تشخيص سريع وأكثر دقة لنبض الهرمونات التي تؤثر على الصحة الإنجابية، والتي يمكن أن تؤدي إلى علاجات أفضل وتستهدف النساء.”

استخدم الباحثون، في الدراسة التي أجريت بين عامي 2015 و 2019، رابتر لقياس نمط النبض لهرمون اللوتين في 441 عينة من النساء اللاتي لديهن وظيفة إنجابية طبيعية أو انقطاع الطمث. الجهاز واسع النطاق حيث إنه يقدم قراءة فورية. استخدم الفريق بعد ذلك طريقة رياضية تسمى تحليل الطيف البايزي BSA لإعطاء درجة إجمالية لمستويات نبض هرمون اللوتين تمت مقارنة النتائج مع الاختبارات الحالية لقياس مستويات الهرمون. كانت رابتر قادرة على اكتشاف التغيرات في نمط النبض عند المرضى الذين يعانون من اضطرابات التكاثر وكانت أيضًا قادرة على التمييز بين مجموعات المرضى المختلفة لأول مرة باستخدام هذه التكنولوجيا الجديدة.

على سبيل المثال، تتمتع النساء المصابات بانقطاع الطمث بمستويات هرمون اللوتين مرتفعة مقارنةً مع النساء الأصحاء الذين لديهن معدلات طبيعية، والنساء اللاتي لديهن طمث تحت المهاد حيث لديهن مستويات هرمون اللوتين منخفضة. فهذه الطريقة على عكس الأساليب الأخرى الحالية، يكون الاختبار فيها قليل التكلفة ويقدم نتائج فورية.

سيعمل الفريق الآن على تحسين التقنية لإنشاء جهاز استشعار مشابه لجهاز مراقبة الجلوكوز الذي يمكن استخدامه لتتبع التغيرات التي تطرأ على مستويات هرمون اللوتين من المرضى في العيادة أو عن بُعد ويمكن أن يكون متاحًا في السنوات الثلاث إلى الخمس القادمة.

قال البروفيسور طوني كاس Tony Cass مؤلف أول في الدراسة من قسم الكيمياء في كلية إمبريال بلندن: “لقد طورنا تقنية قادرة على قياس نبضات هرمون اللوتين عند المرضى بسرعة أكبر وبتكلفة أقل من الأساليب الحالية. سنعمل على جعل هذه التقنية أكثر سهولة لاستخدامها في العيادة عن طريق تقليل حجم الجهاز، مما يمكن أن يُحدث ثورة في الرعاية السريرية للمرضى الذين يعانون ممن الاضطرابات التناسلية وغيرها.”

وأضاف الدكتور جوليان تانر Julian Tanner وهو مؤلف أقدم في الدراسة في كلية الطب في جامعة هونغ كونغ: أنه يمكن تطوير هذه التقنية أيضًا لمراقبة الهرمونات الأخرى في الكورتيزول. إنّ منهجية الكشف التي طورناها لاستشعار هرمون اللوتين قابلة للتطبيق على نطاق واسع للمراقبة في الوقت الفعلي لجميع أنواع الجزيئات الحيوية التي تتعلق بالصحة، ومن المثير للإعجاب أنه مع إجراء مزيد من البحوث يمكن تكييف هذه التكنولوجيا من أجل أجهزة استشعار مزروعة يمكن تتحول لمراقبة صحة في جميع أنواع الحالات.

المصادر:

Shaolin Liang et al, Measuring luteinising hormone pulsatility with a robotic aptamer-enabled electrochemical reader, Nature Communications (2019). DOI: 10.1038/s41467-019-08799-6

New robotic sensor technology can diagnose reproductive health problems in real-time. Phys.Org. Retrieved August 11, 2019, from https://phys.org/news/2019-02-robotic-sensor-technology-reproductive-health.html