می توان از یک قطره خون برای اندازه گیری هزاران مولکول استفاده کرد

در آزمایش دوم، محققان با نمونه‌برداری از خون اسنایدر هر یک تا دو ساعت در حالی که او به مدت یک هفته بیدار بود، نظارت مولکولی را یک قدم جلوتر بردند.

محققان در Stanford Medicine نشان داده اند که می توانند هزاران مولکول – که برخی از آنها سیگنال های سلامتی هستند – را از یک قطره خون اندازه گیری کنند.

به نظر می رسد این تحقیق شبیه به روش شناخته شده ای است که در گذشته برای آزمایش یک قطره خون تبلیغ می شد، اما تفاوت های مهمی وجود دارد: در حالی که رویکرد قبلی مبتنی بر تکرار تست های تشخیصی موجود بود، میکرونمونه برداری چند omic از نوع متفاوتی از داده ها استفاده می کند. تجزیه و تحلیل بر اساس فناوری به نام طیف سنجی جرمی، که مولکول ها را بر اساس جرم و بار الکترونیکی آنها مرتب می کند. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل داده ها در یک آزمایشگاه انجام می شود، نه در یک جعبه قابل حمل.

خون کمتر، بینش بیشتر

رایان کلوگ، دکترای تخصصی ژنتیک و یکی از چهار نویسنده ارشد مقاله، گفت: «اصلاً انتظار نمی رفت که بتوانیم این نوع تجزیه و تحلیل را روی چنین نمونه کوچکی انجام دهیم. . سه نویسندۀ همکار دیگر عبارتند از Xiaotao Shen، دکترای فوق‌دکتری استنفورد، دکتر دانیل پانیارد، و دکتر نسیم برارپور.

اسنایدر گفت: «آنچه که ما دریافتیم این بود که مردم به این مخلوط واکنش بسیار بسیار متفاوتی نشان دادند.

شن، ایکس. و همکاران (2023) ریزنمونه برداری چند omics برای پروفایل تغییرات مرتبط با سبک زندگی در سلامت. مهندسی زیست پزشکی طبیعت. doi.org/10.1038/s41551-022-00999-8.



منبع

برخی از شرکت‌کنندگان نیز واکنش التهابی داشتند و مولکول‌های درگیر در پاسخ ایمنی آنها حدود 30 دقیقه پس از مصرف شیک به اوج خود می‌رسید.

اسنایدر گفت: “هدف نهایی از انجام این پروفایل های دقیق، دادن اطلاعات به مردم است.” “اگر یاد بگیرید که به یک غذای خاص پاسخ ایمنی دارید، ممکن است کاملاً انگیزه داشته باشید که رژیم غذایی خود را تغییر دهید.”

نظارت 24 ساعته با سنسورهای پوشیدنی

برای این مطالعه، از شرکت کنندگان خواستیم که در عرض چهار ساعت پنج بار نمونه خون بگیرند. به طور سنتی این به معنای گذاشتن کاتتر و بیرون کشیدن مقدار زیادی خون در هر بار بود. در قرعه کشی پنجم، شرکت کنندگان شما آهن کمتر و گلبول های قرمز کمتری خواهند داشت.”


مرجع مجله:

هنگامی که محققان نتایج چند omics به‌دست‌آمده از ریزنمونه‌برداری را با نتایج یک خون‌گیری سنتی مقایسه کردند، دریافتند که نتایج حاصل از دو نوع مجموعه برای اکثریت قریب به اتفاق مولکول‌ها مشابه است. دانشمندان با اطمینان از اینکه ریزنمونه های چند امیکی آنها قابل اعتماد هستند، در مرحله بعدی کاربردهای این روش جدید را آزمایش کردند.

ردیابی پاسخ های متابولیک فردی به غذا

در یک مطالعه مقدماتی بر روی دو آزمودنی، محققان توانستند سطوح 128 پروتئین، 1461 متابولیت و 776 لیپید را از هر میکرونمونه اندازه‌گیری کنند. آنها سپس نمونه ها را از نظر پایداری زمانی که در دماهای مختلف نگهداری می شدند، زیر نظر گرفتند.

به جای تمرکز بر هر پروتئین، متابولیت یا نشانگر التهابی، حوزه رو به رشد تحقیقات “omics” رویکردی گسترده تر، سیستمی-زیست شناسی را اتخاذ می کند: تجزیه و تحلیل کل طیف پروتئین ها (پروتئوم)، چربی ها (لیپیدوم) یا مواد جانبی. محصولات متابولیسم (متابولوم). اگرچه پیشرفت‌های اخیر این تجزیه و تحلیل داده‌ها را قوی‌تر و کارآمدتر کرده است، اما سودمندی دنیای واقعی تحقیقات چند omics به دلیل مشکلات جمع‌آوری نمونه، در میان چالش‌های دیگر، محدود شده است. برای اندازه گیری پاسخ فرد به غذا یا دارو، ممکن است به نمونه های زیادی در یک بازه زمانی کوتاه نیاز باشد. در حال حاضر، نمونه برداری نیاز به سفر به کلینیک برای خون گیری داخل وریدی 10 تا 50 میلی لیتر دارد.

محققان مطالعه‌ای را انجام دادند که تأثیر مولکولی یک شیک تغذیه را بررسی کرد و داده‌های 28 شرکت‌کننده را به مدت چهار ساعت پس از مصرف مقدار مشخصی از کربوهیدرات‌ها، چربی‌ها، پروتئین‌ها و ریزمغذی‌ها از شیک جایگزین وعده‌های غذایی تجزیه و تحلیل کرد.

دکتر مایکل اسنایدر، مدیر مرکز ژنومیک و پزشکی شخصی و نویسنده ارشد این تحقیق که منتشر شد، گفت: مهم‌تر از آن، ما نشان داده‌ایم که می‌توانید قطره خون را در خانه جمع‌آوری کنید و آن را به آزمایشگاه پست کنید. که در مهندسی زیست پزشکی طبیعت در 19 ژانویه.

افراد مختلف می‌توانند واکنش‌های متابولیکی بسیار متفاوتی نسبت به یک غذا داشته باشند، اما آزمایش‌های استاندارد خون داده‌های کافی برای درک دلیل آن را ارائه نمی‌دهند.

رویکرد جدید یک دستگاه ریزنمونه‌برداری – ابزاری که برای انجام خودکار نیش انگشت استفاده می‌شود – با فن‌آوری‌های “multi-omics” ترکیب می‌کند که به طور همزمان مجموعه وسیعی از پروتئین‌ها، چربی‌ها، محصولات جانبی متابولیسم و ​​نشانگرهای التهابی را تجزیه و تحلیل می‌کند.

منبع:

اسنایدر گفت: «به طور کلی، تعداد بسیار کمی از پروتئین‌ها بدون توجه به دما، ناپایدار بودند. وی گفت که برخی از لیپیدها و متابولیت ها در طول نگهداری در دماهای خاص تجزیه می شوند، اما اکثریت آنها پایدار بودند.

تقریباً 50 درصد از ترکیبات موجود در شیک در نهایت در خون شرکت‌کنندگان قابل تشخیص بود و محققان توانستند شرکت‌کنندگان را بر اساس سرعت تغییر مولکول‌های موجود در خون به دو گروه اصلی تقسیم کنند، که یک گروه سریع‌تر به آن واکنش نشان داد. تکان دادن نسبت به دیگری. شرکت‌کنندگانی که مقاومت به انسولین شناخته شده داشتند، بیشتر در گروه «پاسخ‌دهنده سریع» قرار می‌گرفتند.

مایکل اسنایدر، دکتر استنفورد دبلیو آسچرمن، پروفسور FACS در ژنتیک

محققان می خواستند بدانند که آیا می توانند حجم خون مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل چند omics را به شدت کاهش دهند، اما هنوز هزاران مولکول را نشان می دهند. پس از آزمایش انواع دستگاه‌های میکرونمونه‌برداری، آن‌ها یکی به نام Mitra را انتخاب کردند، یک دستگاه انگشتی قابل حمل که 10 میکرولیتر خون را به داخل ماتریکس ژل می‌کشد. آنها سپس چندین تکنیک استخراج را برای جداسازی پروتئین ها، لیپیدها و متابولیت ها آزمایش کردند. دومین میکرونمونه جداگانه برای اندازه گیری نشانگرهای التهابی استفاده شد.

بر خلاف تست انگشت برای دیابت که یک نوع مولکول (گلوکز) را اندازه گیری می کند، ریزنمونه برداری چند omics اطلاعاتی را در مورد هزاران مولکول مختلف در یک زمان ارائه می دهد.

پس از 98 نمونه، اعتراف می کنم که انگشتانم بسیار دردناک بودند. او همچنین از چهار ساعت هوشمند مختلف و یک مانیتور مداوم قند برای ردیابی ضربان قلب، سطح فعالیت، خواب و میزان مصرف غذا استفاده می‌کرد.