טלפון חכם המתפקד בתור מיקרוסקופ דנ”א וגלאי וירוסים

ההתקן החדש כולל עדשות חיצוניות, מסנן העשוי משכבה דקיקה, מחבר זעיר לביצוע הכוונות עדינות, ודיודת לייזר – כולם נמצאים בתוך מארז פלסטיק קטן הניתן להדפסה תלת-ממדית והמסוגל לשמש בדיוק כמו מיקרוסקופ פלואורסנטי.

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]
חוקרים פיתחו לאחרונה התקן המסוגל להמיר כל סמארטפון למיקרוסקופ פלואורסנטי לסריקת דנ”א.

אם אתם חושבים שסריקת אחד מקודי הריבועים המוזרים הללו (QR) בעזרת הטלפון שלכם היא פעולה מתקדמת במיוחד, אתם צפויים להפתעה גדולה. חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג’לס פיתחו לאחרונה התקן המסוגל להמיר כל סמארטפון למיקרוסקופ פלואורסנטי לסריקת דנ”א.

“מולקולת דנ”א יחידה, כאשר היא פרושה לכל אורכה, היא באורך של 2 ננומטרים,” אמר Aydogan Ozcan, פרופסור באוניברסיטת קליפורניה. “כלומר, הדנ”א קטן פי 50 אלף משיערת אדם. כיום, היכולת לראות מולקולות דנ”א פרטניות מחייבת שימוש במכשירי מיקרוסקופיה אופטית יקרים ומגושמים, הנמצאים לרוב רק במעבדות מתקדמות. לשם השוואה, הרכיבים של ההתקן החדש שלנו זולים הרבה יותר.”

ההתקן החדש כולל עדשות חיצוניות, מסנן העשוי משכבה דקיקה, מחבר זעיר לביצוע הכוונות עדינות, ודיודת לייזר – כולם נמצאים בתוך מארז פלסטיק קטן הניתן להדפסה תלת-ממדית והמסוגל לשמש בדיוק כמו מיקרוסקופ פלואורסנטי. הגם שסמארטפונים אחרים המתפקדים בתור מיקרוסקופים יכולים לדמות עצמים בקנה מידה גדול יותר, כמו תאים, ההתקן החדש של קבוצת המחקר הוא הראשון המסוגל להראות סליל דקיק של מולקולת דנ”א יחידה.

ההתקן מיועד לשימוש במעבדות מרוחקות לטובת האבחון של סוגים שונים של סרטן ומחלות עצבים שונות, כגון מחלת אלצהיימר, וכן לשם הזיהוי של עמידות לתרופות במחלות זיהומיות. על מנת להשתמש במצלמה, יש צורך לבודד ולתייג את הדנ”א המבוקש בעזרת תגים פלואורסנטיים. החוקר הראשי מציין כי ניתן להשתמש בהתקן זה אפילו במקומות נידחים ובאתרים שמשאביהם מוגבלים ביותר.

על מנת לבצע את סריקת הדנ”א עצמה, החוקרים פיתחו ממשק ממוחשב ויישומון המתאים לטלפונים חכמים. המידע הסרוק נשלח לאחר מכן לשרת מרוחק הנמצא במעבדתם של החוקרים שם הם מודדים את אורכן של מולקולות הדנ”א. בהנחה שיש תקשורת נתונים אמינה, עיבוד המידע כולו נמשך פחות מעשר שניות.

במסגרת המחקר, המדענים בחנו את דיוק ההתקן בעזרת צפייה במקטעי דנ”א פרושים המתויגים פלואורסנטית. ההתקן הצליח למדוד באופן מדויק ואמין מקטעי דנ”א באורך של 10,000 צמדי בסיסים או יותר. גנים חשובים רבים נכללים בטווח זה, לרבות גן חיידקי הגורם למחלות זיהומיות ולפיתוח העמידות של חיידקים בפני תרופות אנטיביוטיות. המיקרוסקופ שבטלפון החכם הפגין ירידה חדה בדיוק עבור מקטעים בעלי 5,000 צמדי בסיסים או פחות, זאת בשל יחס אות לרעש וניגודיות נמוכים עבור מקטעים כל כך קצרים. ניתן לפתור את הבעיה בקלות באמצעות החלפת העדשות הנוכחיות בעדשות מתקדמות יותר.

בנוסף לשימוש בהתקן למטרות אבחוניות, החוקר הראשי מציין כי ההתקן יוכל לשמש גם עבור הניפוי של קטעי דנ”א בעלי משקל מולקולארי גבוה, אלה המהווים בעיה במסגרת השיטה של אלקטרופורזה דו-ממדית בג’ל, שיטה נפוצה מאוד בתחומי הביוכימיה והביולוגיה המולקולארית המשמשת לקביעת הגודל של מקטעי דנ”א ורנ”א.

הידיעה על המחקר

באותו נושא באתר הידען:

• הפוך את הטלפון שלך לגלאי קרינה קוסמית
• פרס XPRIZE חדש למפתחי אפליקציות חינוכיות לבני נוער בעולם השלישי
• טלפון חכם בוחן כליות