ساخت دستگاه تکثیر ژن در کشور

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

دکتر شاملو در خصوص اهمیت دستگاه تکثیر ژن گفت: دستگاه تکثیر ژن (PCR) مبتنی بر قطره پایه، در تمامی آزمایشگاه‌های زیستی، پاتولوژی، بیمارستان‌ها و کلینیک‌ها معمولا به صورت روزانه کاربرد دارد و تاکنون از نمون‌های خارجی این دستگاه استفاده می‌شده است.

دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک یادآور شد: اخیرا چند نمونه داخلی با روش‌های سنتی و تجاری ساخته شده است که به دلیل بالا بودن قیمت، تهیه آن برای آزمایشگاه‌ها دشوار است. 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 روش‌های سنتی و تجاری موجود در بازار است و با هزینه‌هایی بسیار کمتر قادر به انجام عملیات تکثیر ژن است.

وی افزود: دستگاه تکثیر ژن ساخته شده، دقت را با استفاده از نانوذرات در همان حد نمونه‌های تجاری حفظ و سرعت را نیز افزایش داده است که این افزایش سرعت ۳۰ تا ۴۰ درصد نمونه‌های خارجی است. اما از لحاظ هزینه، قیمت یک دهم نمونه‌های مشابه تجاری است. بنابراین از این حیث برای آزمایشگاه‌ها بسیار کاربردی است.

دکتر شاملو در ادامه تاکید کرد: این پروژه در قالب چند پایان‌نامه ارشد و دکتری اجرا شده است. در حال حاضر تلاش می‌کنیم با همکاری دانشگاه دستگاه مذکور را تجاری‌سازی کرده و به سمت بازار روانه کنیم.

مسعود مددالهی، دانش‌آموخته دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شریف نیز در ادامه در خصوص دستگاه تکثیر ژن ساخته شده، گفت: همانطور که دکتر شاملو پیش‌تر اشاره کرد، دستگاه تکثیر ژن (PCR) مبتنی بر قطره پایه با استفاده از تعدادی قطرات آبی ژن برای تکثیر عمل می‌کند.

وی خاطر نشان کرد: روش تکثیر فوق نسبت به دیگر روش‌ها مزایایی دارد که مهمترین آنها پیوسته بودن این روش و جلوگیری از آلودگی است. دستگاه ساخته شده از طریق کابل به رایانه متصل می‌شود و قابلیت کنترل دماهای مختلف را دارد. در داخل دستگاه یک سیستم میکروفلوئیدی تعبیه شده است که توانایی تزریق ژن‌ها به صورت پیوسته را داراست و می‌توانیم از خروجی دستگاه ژن‌های تکثیر شده را تحویل بگیریم.

این پژوهشگر در ادامه تصریح کرد: در ساخت این دستگاه از یک روش جدید به منظور تولید دستگاه‌های میکروفلویدیک استفاده شده است که قابلیت تعمیم در تمامی دستگاه‌های دیگر ساخته شده توسط پژوهشگران در حوزه میکرو و نانو را داراست. مزیت این روش، تولید دستگاه‌های میکروفلویدیک با قابلیت تحمل فشارهای بسیار بالا است. در این دستگاه برای اولین بار اثر نوع خاصی از نانوذرات مورد بررسی قرار گرفت و نتایج آن با نتایج به دست آمده با دستگاه‌های تجاری مقایسه شده است.

وی افزود: نتایج حاکی از آن است که با استفاده از نانوذرات، دستگاه ساخته شده می‌تواند کارایی دستگاه‌های تجاری را با کاهش زمان فرآیند حاصل کند. همچنین نشان داده شده است که نانوذرات می‌توانند تا ۵ برابر (و حتی بیشتر) نتایج واکنش PCR را بهبود دهند. از دیگر مزایای سیستم‌های PCR جریان پیوسته بودن دستگاه ساخته شده هزینه ارزان‌تر، سیستم کنترلی ساده‌تر و تغییر سریع دما است.

دکتر مددالهی یادآور شد: در این دستگاه از سیستم قطره‌پایه برای تکثیر ژن استفاده می‌شود و در این دسته از سیستم‌های PCR ریز سیالاتی، سیال نمونه آزمایش به صورت قطره‌های کوچکی در یک سیال ثانویه، که معمولا نوعی روغن است، در می آید.

وی در پایان خاطرنشان کرد: مشتریان این طرح به طور کلی تمام سازمان‌ها، شرکت‌ها و افرادی که در زمینه‌ تشخیص بیماری، استخراج و تکثیر ژن و زمینه‌های مشابه دیگر فعالیت دارند، هستند و در صورت تجاری‌سازی، آنها می‌توانند این محصول را با یک دهم قیمت نمونه خارجی آن تهیه کنند.

بر اساس اعلام روابط عمومی دانشگاه شریف، امروزه روش PCR جایگاه بسیار مهمی را در جنبه‌های مختلف مهندسی ژنتیک، بیولوژی مولکولی، میکروب‌شناسی تشخیصی، تشخیص سرطان و بیماری‌های ژنتیک، تشخیص هویت، جرم‌شناسی، تعیین ترادف، باستان‌شناسی، مطالعه تکاملی موجودات و ... پیدا کرده است. این روش تقریباً در تمامی آزمایشگاه‌های زیست مولکولی جزو کارهای متداول است و به صورت اتوماتیک به وسیله کامپیوتر انجام می‌شود. این تکنیک تمامی مشکلات قبلی در زیست مولکولی که ناشی از عدم دسترسی به مقادیر زیاد از DNA یکسان بود را برطرف کرد. برای مثال قبلاً برای به دست آوردن نسخه‌های متعدد از یک ژن خاص باید این ژن را به داخل حامل مناسب وارد کرده و در یک باکتری تکثیر کنند، ولی امروزه این کار را به سادگی و با استفاده از PCR انجام می‌دهند. PCR از نظر علمی تشابه زیادی به همانند سازی DNA دارد و در واقع برگرفته از آن است.

PCR همانند یک دستگاه فتوکپی عمل می‌کند که بوسیله آن می‌توان 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 اندازه‌ای تکثیر کرد تا بتوان با استفاده از روش‌هایی مانند الکتروفورز مشاهده کرد. شما یک تار مو را از فاصله ۶ متری نمی‌توانید ببینید، اما یک دسته میلیاردی از مو کنار هم به خوبی مشاهده می‌شوند.