تحسين تحاليل درجة الحموضة الخلوية قد يساعد في تطوير علاج للسرطان

أشار الباحثان بمعهد نانو لعلوم الحياة بجامعة كانازاوا وباحث آخر من معهد إمبريال كوليدج بلندن أنه أصبح من الواضح أن الحموضة خارج الخلية تلعب دوراً أساسياً في تطور خلايا السرطان وانتشارها ومقاومة العلاج. وقد تم إصدار ورقة البحث الجديد من قبل الباحثين المتعاونين من المملكة المتحدة والصين واليابان وروسيا لتوضيح الأمر بشكلٍ أعمق وأوسع . 

فعلى الرغم من الاعتراف المتزايد بأهمية درجة الحموضة المحيطة بالخلية بشكلٍ مباشر كمؤشرٍ على صحة الخلية، تبقى تقنيات قياسها حتى الآن محدودةً من حيث حساسيتها ودقة النتائج التي يمكن أن تقدمها وسرعة الاستجابة لتغيرات الرقم الهيدروجيني المعروف بدرجة الحموضة، حيث يصف الباحثين جهاز استشعار درجة الحموضة الجديد الذين يعملون على تطويره حالياً والمسمى بـnanopipette، بأنه حساسٌ للتغيرات في درجة الحموضة بأقل من 0.01 وحدة مع زمن استجابة قدره 2 مللي ثانية و 50 نانومتر.

وصمم الباحثون في الأصل المستشعر(الجهاز) كترانزستور لتأثير الحقل الأيوني النانوي للخلايا، حيث تتحكم مساماته في تدفق الأيونات في الماصة النانوية بدلاً من الإلكترونات. ومع ذلك، في حين أن هذا ألأمر تم طرحه كحلٍ لتطوير حساسية الرقم الهيدروجيني ودقة النتائج  فإن قراءات الجهاز لا تزال تستغرق بضع ثواٍن للرد على تغييرات الرقم الهيدروجيني بسبب تأثيرات الحصار الأيوني التي تعوق معدل انتشار الأيونات مما يؤخر النتائج.

فالحل الذي يقترحه الباحثون الآن هو دمج غشاء زيتيريوني في الخلية لتمكين استجاباتٍ أسرع، وذلك من خلال استخدام أنبوبٍ مزدوج متناهي الصغر مع الغشاء في واحدٍ فقط من المسامات الدقيقة للجهاز، حيث تمكن الباحثون من استخدام المسامات الأخرى كمجهرٍ لمسح التوصيل الأيوني (SICM) لإجراء قياساتٍ طوبولوجية متزامنة.

كما واختبر الفريق الجهاز على خلايا سرطانية حية، وأظهر كيف يمكن للجهاز التقاط زيادةٍ في درجة الحموضة خارج الخلية من الأنماط الظاهرية الغازية لخلايا سرطان الثدي التي تم حرمانها من هرمونات الإستروجين. و قد تمكنوا أيضاً من اكتشاف التغيرات في درجة الحموضة الناتجة في خلايا الطحالب المعرضة لأشعة الشمس، والناجمة عن امتصاص الكربون غير العضوي في عملية التمثيل الضوئي، بالإضافة إلى تحديد عدم التجانس في خلايا سرطان الجلد العدوانية من خرائط درجة الحموضة عالية الدقة.

فتسليط الضوء على التعيين الديناميكي ثلاثي الأبعاد و الذي تتحكم فيه التغذية الراجعة المأخوذة من ردود الفعل، خاصةً في ظل استطاعة جهاز العلماء الجديد لقياس درجة الحموضة حول الخلايا، وعدم تجانس الخلايا السرطانية التي يمكنها اكتشافها وبدقةٍ تحت خلوية، يمكنهم أن يستخدموا تلك النتائج الدقيقة في تشخيص السرطان والتكهن باحتمالة إصابة الأشخاص به، وتقييم وتطوير بعض العلاجات المستهدفة المستقبلية لعلاج السرطان والوقاية منه.