ماسح ضوئي يكتشف الضوء داخل الدماغ ويساعد في فحص مرض الزهايمر و تطوير علاج جديد للسرطان

أثبتت دراسة جديدة بحسب ما ورد في صحيفة الإندبندنت البريطانية أنه يمكن أن يؤدي ماسح ضوئي جديد يكتشف الضوء في أعماق الدماغ إلى تطوير برامج علاج السرطان وفحص مرض الزهايمر، كما ويستخدم هذا الجهاز تقنية التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) لرسم خريطة لكيفية انتشار الضوء في البيئات المعتمة ، والتقاط التغيرات الديناميكية في ألوان الأنسجة، بجانب قدرته على رسم خريطة للألياف المحفزة للخلايا العصبية أثناء التجارب أو أثناء مراقبة مرضى السرطان الذين يخضعون للعلاج بالإشعاع.

ماسح ضوئي جديد

يقول المؤلف الرئيسي لهذه الدراسة، البروفيسور آلان جاسانوف ، من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) في الولايات المتحدة الأمريكية: "لقد أصبح بإمكاننا تصوير توزيع الضوء في الأنسجة، وهذا أمر مهم للغاية. فغالبا ما لا يعرف الأشخاص الذين يستخدمون الضوء لتحفيز الأنسجة أو قياسها إلى أين يتجه الضوء بالتحديد ، أو من أين يتم تحفيزها أو من أين يأتي الضوء، لذا نعتقد أنه يمكن استخدام جهازنا هذا لاكتشاف هذه الأمور المجهولة ".المجاهر الضوئية

الجدير بالذكر أن المجاهر الضوئية كانت تحدق داخل الخلايا الحية وشرائح الأنسجة الرقيقة منذ أواخر القرن السادس عشر ، لكنها لم تتمكن من الوصول إلى أبعد من ذلك حتى الآن.

مستشعر مغناطيسي يستجيب للضوء

يوضح البروفيسور جاسانوف قائلا : "من المشاكل المستمرة في استخدام التقنيات الضوئية، خاصة في المجالات العلمية، هي أنه لا يقوم بعمل جيد للغاية في اختراق العديد من المواد المختلفة، فالمواد البيولوجية على سبيل المثال تقوم بامتصاص الضوء وتبعثره، وهو ما يمنعنا من استخدام معظم أنواع التصوير البصري لأي شيء يتضمن التركيز في الأنسجة العميقة، لذلك قمنا أنا وطلابي بتصميم جهاز استشعار يمكنه تحويل الضوء إلى إشارة مغناطيسية، فقد أردنا إنشاء مستشعر مغناطيسي يستجيب للضوء بشكل مباشر ، وبالتالي يمنعه من التعرض للامتصاص أو التشتت، ثم تصوير هذا الشعاع الضوئي باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي ".

تطوير مجسات التصوير بالرنين المغناطيسي

تجدر الإشارة إلى أن مختبر البروفيسور جاسانوف قد طور سابقا مجسات التصوير بالرنين المغناطيسي، والتي يمكن أن تتفاعل مع مجموعة متنوعة من الجزيئات في الدماغ ، بما في ذلك الدوبامين الكيميائي والكالسيوم. وعندما قاموا بربط هذه التقنية بأهدافهم، تمكنوا من تتبع التفاعلات المغناطيسية التي تحدث في الأنسجة المحيطة، الأمر الذي انتهى في نهاية المطاف إلى تعتيم الإشارة أو تفتيحها، وبالتالي جعلها ظاهرة بشكل كبير".  

الجسيمات الشحمية في الخلايا الدماغية

اكتشف الباحثون أن النسخة الحساسة للضوء في الخلايا الدماغية تكون مغلفة ببعض الجسيمات المغناطيسية على هيئة فقاعات صغيرة تتكون من الدهون، والتي يطلق عليها في الأوساط العلمية اسم "الجسيمات الشحمية"، وأنها تصبح متسربة بشكل كبير عند تعريضها لأطوال موجية معينة .

بالإضافة إلى ذلك، أظهروا أنه يمكن أن تتفاعل الجسيمات المغناطيسية التي أطلقوا عليها اسم مراسلات الجسيمات النانوية الشحمية (LisNR) مع الماء، مما يولد إشارة يمكن اكتشافها بواسطة التصوير بالرنين المغناطيسي.

رسم خريطة لتوزيع الضوء في الدماغ

الجدير بالذكر ان الباحثين قد أجروا التجارب التي استهدفت جزئا معينا من الدماغ يطلق عليه اسم "المخطط"، والذي يشارك في تنظيم الحركة والاستجابة العصبية لهرمون الدوبامين أو ما يعرف باسم "الاستجابة للمكافأة"، حيث تمكنوا بفضل مراسلات جسيمات النانوية الشحمية من رسم خريطة لتوزيع الضوء المنبعث من الألياف الضوئية المزروعة في مكان قريب من الدماغ.

أشار الباحثون إلى أن هذا الجهاز الجديد يمكن أن يكون مفيدا بشكل خاص في مراقبة الحالة الصحية للمرضى الذين يتلقون العلاجات الإشعاعية بما في ذلك مرضى السرطان.

اكتشاف الفوتون باستخدام الرنين المغناطيسي

كما وأضافت الدكتورة شين يو ، الباحثة في كلية الطب بجامعة هارفارد في بوسطن والتي لم تشارك في الدراسة: " تُظهر هذه الدراسة جهازا ومستشعرا جديدا يمكنه المساهم في تمكين اكتشاف الفوتون باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي عبر الدماغ، إنه تقدم علمي مهم للغاية ويقدم وسيلة جديدة لربط دراسات التصوير العصبي التي يحركها الفوتون والبروتون بالأمراض العصبية المختلفة".

بروتينات luciferases

الجدير بالذكر أن الباحثون يعملون الآن على دراسات وتقنيات مماثلة يمكن استخدامها للكشف عن الضوء المنبعث من بروتينات luciferases ، وهي عبارة عن بروتينات متوهجة تستخدم في الاختبارات البيولوجية، والتي يمكن الاعتماد عليها في فهم ما إذا كان يتم تنشيط جين معين بواسطتها أم لا. ففي الوقت الحالي ، لا يمكن تصويرها إلا في الأنسجة السطحية أو الخلايا التي تنمو في المختبر.