پژوهشگران با ترکیب مغز روی تراشه و نانوحسگر موفق به پایش برخط اثر لوودوپا در پارکینسون شدند

گروهی از پژوهشگران بین‌المللی به سرپرستی پروفسور اینکی کیم (Inki Kim) از گروه بیوفیزیک دانشگاه سونگ‌کیون‌کوان (SKKU) کره جنوبی با همکاری محققان برجسته علوم اعصاب، موفق به طراحی و ساخت سامانه پیشرفته «اندام‌واره روی تراشه» (Organoid-on-a-Chip) مجهز به نانوحسگرهای پلاسمونیک شدند که قادر است دینامیک ترشح دوپامین و اثر داروی استاندارد پارکینسون یعنی لوودوپا (L-DOPA) را به صورت پیوسته، غیرتخریبی و در زمان واقعی رصد کند. نتایج این دستاورد در ژورنال معتبر علمی ACS Nano به چاپ رسیده است. در مطالعه بیماری‌های پیش‌رونده عصبی نظیر پارکینسون که با تخریب نورون‌های دوپامینرژیک در ساقه مغز و جسم سیاه همراه است، بررسی اثربخشی داروها همواره با چالش تخریب نمونه‌های بافتی در روش‌های بیوشیمیایی متداول مواجه بوده است؛ امری که امکان مشاهده پیوسته پاسخ بافت زنده به دارو در طول زمان را سلب می‌کرد. پژوهشگران در این پروژه با تولید اندام‌واره‌های سه‌بعدی ساقه مغز از سلول‌های بنیادی انسانی و قرار دادن آن‌ها درون تراشه‌های میکروسیالی، محیط فیزیولوژیک مغز انسان را شبیه‌سازی کردند. بخش کلیدی این پلتفرم، حسگر نانوپلاسمونیک فوق‌حساسی است که از آرایه‌های نانوحفره طلا با پوشش آپتامرهای اختصاصی DNA حساس به دوپامین تشکیل شده است. با اتصال مولکول‌های دوپامین ترشح‌شده به سطح حسگر، پاسخ تشدید پلاسمونی تغییر کرده و امکان اندازه‌گیری پیوسته غلظت دوپامین با حساسیت استثنایی ۸.۳ پیکومولار بدون کوچک‌ترین آسیب به بافت زنده فراهم می‌شود. در آزمایش‌های فارماکودینامیک ۱۲ ساعته، این سامانه موفق شد فرآیند شروع اثر، زمان رسیدن به اوج اثر درمانی و افت تدریجی غلظت دوپامین پس از تجویز دوزهای مختلف لوودوپا را به طور دقیق ثبت کند. این فناوری افق‌های نوینی را در کشف و غربالگری دقیق داروهای عصبی متناسب با ژنتیک اختصاصی هر بیمار (پزشکی فردمحور) و کاهش چشمگیر نیاز به مدل‌های حیوانی پیش‌بالینی می‌گشاید.