پژوهشگران شریف دستگاه تکثیر ژن ساختند

به گزارش سالم خبر از ایرنا از دانشگاه صنعتی شریف، امروزه روش PCR جایگاه بسیار مهمی در جنبه های مختلف مهندسی ژنتیک، بیولوژی مولکولی، میکروب شناسی تشخیصی، تشخیص سرطان و بیماری های ژنتیک، تشخیص هویت، جرم شناسی، تعیین ترادف، باستان شناسی، مطالعه ی تکاملی موجودات و ... پیدا کرده است.

این روش تقریباً در تمام آزمایشگاه های زیست مولکولی جزو کارهای متداول است و به طور خودکار با کامپیوتر انجام می شود. این تکنیک تمامی مشکلات قبلی در زیست مولکولی که ناشی از عدم دسترسی به مقادیر زیاد از DNA یکسان را برطرف کرده است. برای مثال قبلاً برای به دست آوردن نسخه های متعدد از یک ژن خاص می بایست 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 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 کند که به وسیله 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 روش‌هایی مانند الکتروفورز مشاهده کرد. شما یک تار مو را از فاصله 6 متری نمی توانید ببینیدۀ اما یک دسته میلیاردی از مو کنار هم به خوبی مشاهده می شوند.

طراحی و ساخت دستگاه تکثیر ژن (PCR)' حاصل تلاش سه ساله امیر شاملو استادیار دانشکده مهندسی مکانیک و عضو پژوهشکده زیست فناوری و محیط زیست دانشگاه صنعتی شریف به همراه 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.

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

دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک یادآور شد: اخیرا چند نمونه داخلی با روش های سنتی و تجاری ساخته شده که به دلیل بالا بودن قیمت، تهیه آن برای آزمایشگاه ها 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 سیستمی متمایز از روش های سنتی و تجاری موجود در بازار است و با هزینه هایی بسیار کمتر قادر به انجام عملیات تکثیر ژن است 

وی افزود: 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 کرد: این پروژه در قالب چند پایان نامه ارشد و دکتری اجرا شده است. در حال حاضر تلاش می کنیم با همکاری دانشگاه دستگاه مذکور را تجاری سازی کرده و به سمت بازار روانه کنیم.


دستگاه قابلیت کنترل دماهای مختلف را دارد

مسعود مددالهی دانش آموخته دانشکده مهندسی مکانیک در ادامه در خصوص 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 کند. 
وی خاطر نشان کرد: 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 از طریق کابل به رایانه متصل می شود 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 در ادامه تصریح کرد: در ساخت این دستگاه از یک روش جدید به منظور تولید دستگاه های میکروفلویدیک استفاده شده است که قابلیت تعمیم در تمامی دستگاه های دیگر ساخته شده توسط پژوهشگران در حوزه میکرو و نانو را داراست. مزیت این روش، تولید دستگاه های 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 دستگاه های تجاری مقایسه شده است.

وی افزود: نتایج حاکی از آن است که با استفاده از نانوذرات، دستگاه ساخته شده می تواند کارایی دستگاه های تجاری را با کاهش زمان فرآیند ایجاد کند. همچنین نشان داده شده است که نانوذرات می توانند تا 5 پنج برابر (و حتی بیشتر) نتایج واکنش PCR را بهبود دهند. از دیگر مزایای سیستم های PCR جریان پیوسته بودن دستگاه ساخته شده هزینه ی 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 شود و در این دسته از سیستم‌های PCR ریز سیالاتی، سیال نمونه آزمایش به صورت قطره های کوچکی در یک سیال ثانویه، که معمولا نوعی روغن است، در می آید. 

وی همچنین عنوان 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 تجاری سازی، آنها می توانند این محصول را با یک دهم قیمت نمونه خارجی آن تهیه کنند.