لطفا صبر کنید ...
در روش PCR که باز هم برای تشخيص ميکروب موجود در فضا استفاده می شود ؛ دانشمندان DNA را داغ نموده تا جايی که باندهای بين بازهای نيتروژندار تشکيل دهنده ميان دو زنجيره شکسته شوند و دو زنجير ه از هم جدا شوند.بعد از اين کار ؛ محلول را خنک می کنند و و دو قطعه کوتاه DNA به آن اضافه می کنند که به آنها Primers می گويند. هر کدام از اين Primer ها طوری طراحی شده اند که قادر به پيوند خوردن با دو سر مجزای DNA ميکروب دلخواه باشند.
آنزيمهای لازم مانند DNA Polymerase به Primers اضافه شده و آنها را در راستای DNA دلخواه گسترش می دهند بنابراين آن دو زنجيره اوليه DNA تبديل به چهار زنجيره می شوند به وسيله Primer ها. هر بار که اين چرخه تکرار شود ؛ تعداد زنجيره های DNA هم Exponentially زياد می شوند تا جايی که مقدارشان به حدی برسد که قابل مشاهده باشد.
اگر Fluorescent به DNA های ساخته شده اضافه کنيم ؛ می توانيم اين ازدياد زنجيره را در هنگام هر چرخه دنبال کنيم.
در روش DNA-based و يا PCR-based دانشمند بايد ترتيب و ساختار DNA ميکروبی را که تروريست استفاده می کند بداند و حدس بزند ولی اگر تروريست از ميکروبی استفاده کرد که دانشمندان DNA آن را در دست ندارند؛ بايد چه کرد؟
برای حل اين مشکل ؛ دانشمندان در Ibis Therapeutics کاليفرنيا سيستی طراحی کرده اند به نام Triangulation Identification Genetic Evaluation of Biological Risks يا TIGER که اول با استفاده از روش PCR ؛ تعداد زنجيره های DNA مورد نظر را می افزايد ولی با اين تفاوت که Primer ها به قسمتهايی از DNA پيوند می خورند که ساختن پروتئينها را کنترل می کنند و می دانيم که ساختن پروتئين برای ادامه حيات هر سلول زنده ای لازم و ضروری است و مخصوص ميکروب خاصی نيست ولی با همه اين حرفها باز هم اين روش حساس است به اين دليل که هر Microorganism ؛ DNA مخصوص به خود را دارد برای ساختن پروتئين در عمل Translation.
برای همين دانشمندان از روش mass spectroscopy استفاده می کنند تا اين اختلافها را اندازه بگيرند و با منبع استانداردی که در دست دارند مقايسه کنند تا بتوانند ميکروب مورد نظر را شناسايی کنند.
حالا اگر ميکروب ما دارای DNA نبود و ترکيبی زهر دار يا Toxins بود بايد چه کرد؟
در اينجاست که از Antibody يا پادتن استفاده می کنيم که مولکولهايی به شکل Y لاتين می باشند که توسط سيستم ايمنی بدن درست شده و به مولکولهای تخريبگر می چسبند و آنها را نابود می کنند.اين پادتنها قادر به شناسايی و چسبيدن به مولکولهای مخرب در سطح ميکروب مورد نظر می باشند و برای همين لازم به شکستن سلول نيست.
اينگونه پادتنها توسط U.S. Naval Research Laboratory يا Raptor طراحی شده اند و به آن Sandwich Assay هم می گويندبرای اينکه ميکروب مورد نظر يا Pathogen به اين Antibody های موجود در تراشه يا همان chips می چسبند و به وسيله لايه ديگری از Antibodies که با مولکولهای شبرنگ Flurescent علامتگذاری شده اند پوشانده شده و به صورت ساندويچ در می آيند.
دانشمندان قادر هستند با اين روش تعداد زيادی از ميکروبها را يکجا شناسايی کنند.
*** اين نوشته برگرفته از مقاله ای بود با عنوان Technology against Terror که توسط
Rocco Casagrande نوشته شده بود و در اکتبر 2002 در مجله علمی Scientific American منتشر شد.
آنزيمهای لازم مانند DNA Polymerase به Primers اضافه شده و آنها را در راستای DNA دلخواه گسترش می دهند بنابراين آن دو زنجيره اوليه DNA تبديل به چهار زنجيره می شوند به وسيله Primer ها. هر بار که اين چرخه تکرار شود ؛ تعداد زنجيره های DNA هم Exponentially زياد می شوند تا جايی که مقدارشان به حدی برسد که قابل مشاهده باشد.
اگر Fluorescent به DNA های ساخته شده اضافه کنيم ؛ می توانيم اين ازدياد زنجيره را در هنگام هر چرخه دنبال کنيم.
در روش DNA-based و يا PCR-based دانشمند بايد ترتيب و ساختار DNA ميکروبی را که تروريست استفاده می کند بداند و حدس بزند ولی اگر تروريست از ميکروبی استفاده کرد که دانشمندان DNA آن را در دست ندارند؛ بايد چه کرد؟
برای حل اين مشکل ؛ دانشمندان در Ibis Therapeutics کاليفرنيا سيستی طراحی کرده اند به نام Triangulation Identification Genetic Evaluation of Biological Risks يا TIGER که اول با استفاده از روش PCR ؛ تعداد زنجيره های DNA مورد نظر را می افزايد ولی با اين تفاوت که Primer ها به قسمتهايی از DNA پيوند می خورند که ساختن پروتئينها را کنترل می کنند و می دانيم که ساختن پروتئين برای ادامه حيات هر سلول زنده ای لازم و ضروری است و مخصوص ميکروب خاصی نيست ولی با همه اين حرفها باز هم اين روش حساس است به اين دليل که هر Microorganism ؛ DNA مخصوص به خود را دارد برای ساختن پروتئين در عمل Translation.
برای همين دانشمندان از روش mass spectroscopy استفاده می کنند تا اين اختلافها را اندازه بگيرند و با منبع استانداردی که در دست دارند مقايسه کنند تا بتوانند ميکروب مورد نظر را شناسايی کنند.
حالا اگر ميکروب ما دارای DNA نبود و ترکيبی زهر دار يا Toxins بود بايد چه کرد؟
در اينجاست که از Antibody يا پادتن استفاده می کنيم که مولکولهايی به شکل Y لاتين می باشند که توسط سيستم ايمنی بدن درست شده و به مولکولهای تخريبگر می چسبند و آنها را نابود می کنند.اين پادتنها قادر به شناسايی و چسبيدن به مولکولهای مخرب در سطح ميکروب مورد نظر می باشند و برای همين لازم به شکستن سلول نيست.
اينگونه پادتنها توسط U.S. Naval Research Laboratory يا Raptor طراحی شده اند و به آن Sandwich Assay هم می گويندبرای اينکه ميکروب مورد نظر يا Pathogen به اين Antibody های موجود در تراشه يا همان chips می چسبند و به وسيله لايه ديگری از Antibodies که با مولکولهای شبرنگ Flurescent علامتگذاری شده اند پوشانده شده و به صورت ساندويچ در می آيند.
دانشمندان قادر هستند با اين روش تعداد زيادی از ميکروبها را يکجا شناسايی کنند.
*** اين نوشته برگرفته از مقاله ای بود با عنوان Technology against Terror که توسط
Rocco Casagrande نوشته شده بود و در اکتبر 2002 در مجله علمی Scientific American منتشر شد.
در سال های گذشته و به خصوص بعد از ۱۱ سپتامبر ؛ ترس آمريکا و دنيا از ترور ميکروبی زيادتر و زيادتر شد تا جايی که تحصيل کردن در رشته های بيوتکنولوژی برای دانشجويان کشورهای به قول خودشون شيطانی مانند لبنان ؛ کره شمالی و ايران ممنوع شد.
در مقالات می خواندم که هم اکنون با استفاده از خود اين علم می توانند با عوامل تخريبگر آن مبارزه کنند مثلا دانشمندان در حال ساختن دستگاه هايی هستند که بر اساس DNA و Antibody ها کار می کند و به صورت Chips ساخته می شوند و قبل از آنکه ميکروب مورد نظر پخش شود؛ اخطار می دهد . بعضی از اين دستگا هها قادر به شناسايی بوی ميکروبها هستند و يا بوی مواد اضافه کننده ای که از آنها يک سلاح ساخته اند.
به عنوان مثال در Gulf War ؛ ارتش آمريکا دارای دستگاهی بود به نام XM2 که از هوای اطراف نمونه برداری می کرد و به ماشينی متصل بود که می توانست تعداد ذرات ميکروبها را در حجم معينی از هوا اندازه بگيرد و اگر مقدار ذرات بيشتر از حد خاصی می شد؛ بوق می زد تا افراد محل را تخليه کنند.
جديدا ماشينهايی طراحی شده اند که اساس کارش اشعه UV است که به هنگام برخورد به مولکولهای خاصی در سلولهای زنده و فعال از خود نوری سبز رنگ (Fluorescent) می دهند و آنها را قابل مشاهده می کنند. اين ليزرها در سر راه خود به چنين مولکولهايی برخورد کرده و از خود نور منتشر می کنند ولی مسأله اين است که اين ليزرها قادر به تشخيص مواد خطرناک موجود در هوا با جانداران ميکروسکوپی موجود در فضا که بی ضرر هستند می باشند يا خير و جواب منفی است !
در حال حاضر دستگاه هايی ساخته شده اند که دقيقتر عمل می کنند و می توانند مواد بيماريزا (pathogens) را از ذرات بی خطر يا Benign microorganisms تشخيص می دهند بر اساس تفاوتهايی که در ساختار ژنتيکی اين مواد وجود دارد.
ميکروبها دارای DNA خاص خود می باشند و برای تحليل اين DNA ها بايد آنها را مجزاء کنيم بعضی از دستگا هها هستند که می توانند سلول را بشکنند و DNA را استخراج کنند .اين دستگاه ها GeneXpert Systems نام دارند ولی بعضی ديگر نياز به متخصص و کارشناس دارند تا اين DNA را اقتباس کند.
اولين ژتون ساخته شده بر اساس DNA در دانشگاه Northwestern آمريکا ساخته شد و بر اين اساس بود که دو زنجيره ای که مارپيچ DNA را می سازند؛ متمم و يا Complementary يکديگر می باشند .
وقتی نوع و ترتيب قرار گرفتن بازهای نيتروژندار موجود در يک زنجيره را بدانيم ؛ می توانيم بازهای موجود در زنجيره ديگر را به راحتی پيش بينی کنيم .
ژتون ساخته شده توسط دانشگاه Northwestern يک ژتون شيشه ای است که در آن يکی از زنجيره های DNA به صورت ساکن و غير قابل تحرک نگه داشته شده و اين زنجيره متمم زنجيره کوتاهی از DNA ميکروب مورد نظر که خطرناک تلقی می شود می باشد.
اين ژتون شيشه ای در ميان دو قطب مغناطيسی يا Electrodes قرار دارد و هنگامی که DNA ميکروب بيماريزا وارد سيستم می شود ؛ شروع به پيوند خوردن و به اصطلاح جفتگيری با يک سر زنجيره متمم خود می شود و برای اينکه اين هايبريد شدن دو زنجيره قابل مشاهده باشد؛ کارشناس فنی يک قطعه از DNA ای را که متمم سر ديگر زنجيره می باشد را به ذرات طلا متصل کرده و وارد سيستم می کند. هنگامی که اين قطعه شروع به جفتگيری با انتهای ديگر آن زنجيره می کند ؛ مدار الکتريکی به جريان در می آيد و زنگی را به صدا در می آورد.
در مقالات می خواندم که هم اکنون با استفاده از خود اين علم می توانند با عوامل تخريبگر آن مبارزه کنند مثلا دانشمندان در حال ساختن دستگاه هايی هستند که بر اساس DNA و Antibody ها کار می کند و به صورت Chips ساخته می شوند و قبل از آنکه ميکروب مورد نظر پخش شود؛ اخطار می دهد . بعضی از اين دستگا هها قادر به شناسايی بوی ميکروبها هستند و يا بوی مواد اضافه کننده ای که از آنها يک سلاح ساخته اند.
به عنوان مثال در Gulf War ؛ ارتش آمريکا دارای دستگاهی بود به نام XM2 که از هوای اطراف نمونه برداری می کرد و به ماشينی متصل بود که می توانست تعداد ذرات ميکروبها را در حجم معينی از هوا اندازه بگيرد و اگر مقدار ذرات بيشتر از حد خاصی می شد؛ بوق می زد تا افراد محل را تخليه کنند.
جديدا ماشينهايی طراحی شده اند که اساس کارش اشعه UV است که به هنگام برخورد به مولکولهای خاصی در سلولهای زنده و فعال از خود نوری سبز رنگ (Fluorescent) می دهند و آنها را قابل مشاهده می کنند. اين ليزرها در سر راه خود به چنين مولکولهايی برخورد کرده و از خود نور منتشر می کنند ولی مسأله اين است که اين ليزرها قادر به تشخيص مواد خطرناک موجود در هوا با جانداران ميکروسکوپی موجود در فضا که بی ضرر هستند می باشند يا خير و جواب منفی است !
در حال حاضر دستگاه هايی ساخته شده اند که دقيقتر عمل می کنند و می توانند مواد بيماريزا (pathogens) را از ذرات بی خطر يا Benign microorganisms تشخيص می دهند بر اساس تفاوتهايی که در ساختار ژنتيکی اين مواد وجود دارد.
ميکروبها دارای DNA خاص خود می باشند و برای تحليل اين DNA ها بايد آنها را مجزاء کنيم بعضی از دستگا هها هستند که می توانند سلول را بشکنند و DNA را استخراج کنند .اين دستگاه ها GeneXpert Systems نام دارند ولی بعضی ديگر نياز به متخصص و کارشناس دارند تا اين DNA را اقتباس کند.
اولين ژتون ساخته شده بر اساس DNA در دانشگاه Northwestern آمريکا ساخته شد و بر اين اساس بود که دو زنجيره ای که مارپيچ DNA را می سازند؛ متمم و يا Complementary يکديگر می باشند .
وقتی نوع و ترتيب قرار گرفتن بازهای نيتروژندار موجود در يک زنجيره را بدانيم ؛ می توانيم بازهای موجود در زنجيره ديگر را به راحتی پيش بينی کنيم .
ژتون ساخته شده توسط دانشگاه Northwestern يک ژتون شيشه ای است که در آن يکی از زنجيره های DNA به صورت ساکن و غير قابل تحرک نگه داشته شده و اين زنجيره متمم زنجيره کوتاهی از DNA ميکروب مورد نظر که خطرناک تلقی می شود می باشد.
اين ژتون شيشه ای در ميان دو قطب مغناطيسی يا Electrodes قرار دارد و هنگامی که DNA ميکروب بيماريزا وارد سيستم می شود ؛ شروع به پيوند خوردن و به اصطلاح جفتگيری با يک سر زنجيره متمم خود می شود و برای اينکه اين هايبريد شدن دو زنجيره قابل مشاهده باشد؛ کارشناس فنی يک قطعه از DNA ای را که متمم سر ديگر زنجيره می باشد را به ذرات طلا متصل کرده و وارد سيستم می کند. هنگامی که اين قطعه شروع به جفتگيری با انتهای ديگر آن زنجيره می کند ؛ مدار الکتريکی به جريان در می آيد و زنگی را به صدا در می آورد.
