به گزارش پایگاه اطلاع‌رسانی بنیان، دانشمندان مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس میکروچیپ جدیدی اختراع کرده‌اند که با استفاده از تنها یک قطره خون (چهار میکرولیتر)، تعاملات آنتی‌بادی‌ها با ویروس‌ها را آشکار می‌کند. این فناوری، موسوم به نقشه‌برداری اپی‌توپ پلی‌کلونال مبتنی بر میکروفلوئیدیک (mEM)، امکان تحلیل سریع و دقیق پاسخ‌های ایمنی را فراهم می‌کند و می‌تواند توسعه واکسن و کشف آنتی‌بادی را تسریع کند. این مطالعه که در 3 ژوئن 2025 در مجله Nature Biomedical Engineering منتشر شد، نشان داد که mEM نسبت به روش قبلی (EMPEM) سریع‌تر و حساس‌تر است و تنها در 90 دقیقه سایت‌های اتصال آنتی‌بادی به ویروس‌هایی مانند آنفلوآنزا، SARS-CoV-2 و HIV را شناسایی می‌کند. این فناوری با کاهش حجم نمونه و زمان تحلیل، راه را برای نظارت بر پاسخ‌های ایمنی در زمان واقعی هموار می‌کند و کاربردهای گسترده‌ای در توسعه واکسن دارد.

اهمیت ردیابی آنتی‌بادی‌ها در توسعه واکسن
آنتی‌بادی‌ها نقش کلیدی در پاسخ ایمنی بدن به عفونت‌های ویروسی یا واکسن‌ها ایفا می‌کنند. شناسایی آنتی‌بادی‌هایی که به‌طور مؤثر به ویروس متصل می‌شوند، برای طراحی واکسن‌هایی که پاسخ ایمنی قوی و پایدار ایجاد می‌کنند، حیاتی است. روش‌های سنتی مانند نقشه‌برداری اپی‌توپ پلی‌کلونال مبتنی بر میکروسکوپ الکترونی (EMPEM) نیازمند حجم زیادی خون و زمان طولانی (یک هفته) بودند. این محدودیت‌ها توانایی نظارت سریع بر تکامل آنتی‌بادی‌ها را، به‌ویژه در شرایط اضطراری مانند پاندمی‌ها، کاهش می‌داد. فناوری mEM با استفاده از تنها چهار میکرولیتر خون و تکمیل فرآیند در 90 دقیقه، تحولی در این حوزه ایجاد کرده است. این میکروچیپ امکان بررسی دقیق سایت‌های اتصال آنتی‌بادی به پروتئین‌های ویروسی را فراهم می‌کند و به دانشمندان کمک می‌کند تا واکسن‌هایی با اثربخشی بالاتر طراحی کنند. این فناوری به‌ویژه در شرایطی که نمونه‌های زیستی محدود هستند، ارزشمند است.

طراحی و عملکرد میکروچیپ mEM
میکروچیپ mEM با استفاده از فناوری میکروفلوئیدیک طراحی شده است و شامل کانال‌های کوچکی است که پروتئین‌های ویروسی به سطح خاصی در آن متصل شده‌اند. نمونه خون بیمار یا حیوان به این چیپ تزریق می‌شود و آنتی‌بادی‌های موجود در خون به پروتئین‌های ویروسی متصل می‌شوند. سپس، پروتئین‌های ویروسی همراه با آنتی‌بادی‌های متصل به‌آرامی از سطح چیپ جدا شده و برای تصویربرداری با میکروسکوپ الکترونی آماده می‌شوند. این فرآیند که تنها 90 دقیقه طول می‌کشد، نسبت به روش EMPEM که یک هفته زمان نیاز داشت، پیشرفت قابل‌توجهی محسوب می‌شود. چیپ‌های mEM قابل استفاده مجدد هستند و طراحی آن‌ها امکان تحلیل سریع و دقیق را فراهم می‌کند. این فناوری همچنین حساسیت بالاتری نسبت به EMPEM دارد و سایت‌های اتصال جدیدی را روی پروتئین‌های آنفلوآنزا و کروناویروس شناسایی کرده است که پیش‌تر ناشناخته بودند. این ویژگی mEM را به ابزاری قدرتمند برای تحقیقات ایمونولوژی تبدیل می‌کند.

کاربردهای تجربی و نتایج
این مطالعه کارایی mEM را با بررسی پاسخ‌های آنتی‌بادی در انسان‌ها و موش‌هایی که واکسن‌هایی علیه آنفلوآنزا، SARS-CoV-2 یا HIV دریافت کرده بودند یا به این ویروس‌ها آلوده شده بودند، آزمایش کرد. نتایج نشان داد که mEM نه‌تنها تعاملات آنتی‌بادی-ویروس را با دقت بالا نقشه‌برداری می‌کند، بلکه سایت‌های اتصال جدیدی را شناسایی می‌کند که در روش EMPEM قابل تشخیص نبودند. برای مثال، mEM توانست سایت‌های اتصال آنتی‌بادی روی پروتئین‌های اسپایک SARS-CoV-2 و هماگلوتینین آنفلوآنزا را با جزئیات بیشتری شناسایی کند. این فناوری همچنین امکان ردیابی تکامل آنتی‌بادی‌ها در یک فرد یا حیوان را در طول زمان فراهم کرد، که به دلیل نیاز به حجم کم خون، پیش‌تر غیرممکن بود. این قابلیت برای نظارت بر پاسخ‌های ایمنی در طول زمان، به‌ویژه در مراحل اولیه توسعه واکسن، ارزشمند است.

مزایای mEM در مقایسه با روش‌های سنتی
فناوری mEM چندین مزیت کلیدی نسبت به روش‌های سنتی مانند EMPEM دارد. اول، نیاز به حجم بسیار کم خون (چهار میکرولیتر در مقابل چند میلی‌لیتر) امکان استفاده از این فناوری را در شرایطی که نمونه محدود است، مانند آزمایش‌های کودکان یا حیوانات کوچک، فراهم می‌کند. دوم، سرعت بالای mEM (90 دقیقه در مقابل یک هفته) امکان تحلیل در زمان واقعی را فراهم می‌کند، که در شرایط اضطراری مانند پاندمی‌ها حیاتی است. سوم، حساسیت بالاتر mEM سایت‌های اتصال جدیدی را شناسایی می‌کند که می‌توانند اهداف جدیدی برای طراحی واکسن باشند. این فناوری همچنین زیست‌سازگاری بالایی دارد، زیرا چیپ‌های میکروفلوئیدیک قابل استفاده مجدد هستند و فرآیند آماده‌سازی نمونه کم‌تهاجمی است. این مزایا mEM را به ابزاری ایده‌آل برای تحقیقات واکسن و ایمونولوژی تبدیل می‌کنند.

چالش‌ها و محدودیت‌ها
با وجود پیشرفت‌های چشمگیر، فناوری mEM با چالش‌هایی مواجه است. طراحی و تولید میکروچیپ‌های میکروفلوئیدیک نیازمند فناوری‌های پیشرفته و هزینه‌بر است که ممکن است دسترسی به این فناوری را در برخی مراکز تحقیقاتی محدود کند. علاوه بر این، آماده‌سازی نمونه‌ها برای تصویربرداری با میکروسکوپ الکترونی همچنان نیازمند تجهیزات تخصصی و پرسنل آموزش‌دیده است. پیچیدگی تحلیل داده‌های حاصل از mEM نیز می‌تواند مانعی برای استفاده گسترده باشد، به‌ویژه در آزمایشگاه‌هایی با منابع محدود. این مطالعه پیشنهاد می‌کند که اتوماسیون فرآیندها و توسعه نرم‌افزارهای تحلیل داده می‌توانند این چالش‌ها را کاهش دهند. همچنین، استانداردسازی پروتکل‌های mEM برای کاربردهای بالینی نیازمند تحقیقات بیشتری است تا اطمینان حاصل شود که این فناوری در مقیاس بزرگ قابل‌اعتماد و تکرارپذیر است.

چشم‌انداز آینده
آینده فناوری mEM به سمت اتوماسیون و چندگانه‌سازی پیش می‌رود، که امکان پردازش همزمان چندین نمونه را فراهم می‌کند. این پیشرفت می‌تواند mEM را به ابزاری استاندارد برای توسعه واکسن‌های جدید علیه ویروس‌هایی مانند کروناویروس‌ها، مالاریا و HIV تبدیل کند. محققان در حال توسعه سیستم‌های خودکار هستند که تحلیل داده‌ها را ساده‌تر کرده و زمان پردازش را کاهش می‌دهند. علاوه بر این، ادغام mEM با فناوری‌های هوش مصنوعی می‌تواند تحلیل سایت‌های اتصال آنتی‌بادی را دقیق‌تر کند. این مطالعه پیشنهاد می‌کند که mEM می‌تواند در آینده به‌عنوان بخشی از پلتفرم‌های تشخیصی برای ارزیابی پاسخ‌های ایمنی در بیماران استفاده شود. توسعه این فناوری همچنین می‌تواند به نظارت بر اثربخشی واکسن‌ها در جمعیت‌های مختلف کمک کند و راه را برای واکسن‌های شخصی‌سازی‌شده هموار کند.

پتانسیل بالینی و توصیه‌ها
فناوری mEM پتانسیل بالایی برای کاربردهای بالینی و تحقیقاتی دارد. این فناوری می‌تواند در آزمایش‌های بالینی واکسن‌ها برای ارزیابی سریع پاسخ‌های آنتی‌بادی استفاده شود و به شناسایی کاندیداهای واکسن با اثربخشی بالا کمک کند. توصیه می‌شود که مراکز تحقیقاتی و شرکت‌های دارویی از mEM برای تسریع فرآیند کشف آنتی‌بادی و توسعه واکسن استفاده کنند. آموزش پژوهشگران در زمینه استفاده از فناوری‌های میکروفلوئیدیک و میکروسکوپ الکترونی نیز می‌تواند پذیرش این فناوری را افزایش دهد. سیاست‌گذاران سلامت باید بر حمایت از تحقیقات برای کاهش هزینه‌های تولید میکروچیپ‌ها و افزایش دسترسی به این فناوری تمرکز کنند. این مطالعه همچنین پیشنهاد می‌کند که mEM در برنامه‌های غربالگری پاسخ ایمنی ادغام شود تا داده‌های ارزشمندی برای طراحی واکسن‌های نسل بعدی فراهم کند.

اهمیت در شرایط اضطراری سلامت
فناوری mEM به‌ویژه در شرایط اضطراری سلامت، مانند پاندمی‌ها، ارزشمند است. توانایی تحلیل سریع پاسخ‌های ایمنی با نمونه‌های محدود می‌تواند به توسعه سریع واکسن‌ها و درمان‌ها کمک کند. این مطالعه نشان داد که mEM در طول پاندمی کووید-19 می‌توانست به شناسایی آنتی‌بادی‌های مؤثر علیه SARS-CoV-2 کمک کند. آموزش عمومی درباره اهمیت فناوری‌های نوین در توسعه واکسن می‌تواند اعتماد به این روش‌ها را افزایش دهد. این فناوری همچنین می‌تواند در نظارت بر بیماری‌های نوظهور، مانند ویروس‌های جدید آنفلوآنزا، نقش داشته باشد. توسعه پلتفرم‌های قابل‌حمل مبتنی بر mEM می‌تواند این فناوری را به مناطق دورافتاده برساند و دسترسی جهانی به ابزارهای تشخیصی پیشرفته را بهبود بخشد.
پایان مطلب/.