آزمایش مولکولی چیست و چگونه انجام می‌شود؟ کاربرد آن در سرطان و سایر بیماری‌ها
در این مقاله
آزمایش مولکولی چیست؟
آزمایش مولکولی، آزمایش‌هایی است که با نمونه‌گیری از مواد زیستی، برای مثال DNA, RNA، پروتئین‌ها یا چربی‌ها، ساختار و ویژگی‌های این مواد را بررسی می‌کنند.
این آزمایش‌ها برای تشخیص بیماری‌های گوناگون، برنامه‌ریزی درمان و پیگیری آن‌ها به کار می‌روند. برای مثال، برای تعیین اینکه فرد آنفلوانزا یا COVID-19 دارد یا خیر، می‌توان از آزمایش‌های تشخیص مولکولی برای جست‌وجوی DNA ویروس آنفلوانزا یا کروناویروس استفاده کرد. به همین شکل، برای تعیین زیرنوع سرطان، جهش‌های عامل سرطان یا مناسب بودن داروهای هوشمند نیز می‌توان با این آزمایش‌ها DNA سلول‌های سرطانی را بررسی کرد. آزمایش‌های مولکولی در حوزه آلرژی و ایمنی‌شناسی نیز بسیار استفاده می‌شوند.
اهمیت آزمایش‌های تشخیص مولکولی برای پزشکی این است که نتایج بسیار حساس و دقیقی ارائه می‌کنند.
آیا آزمایش‌های مولکولی و ژنتیکی یکسان هستند؟
به آزمایش‌های مولکولی اغلب "آزمایش ژنتیکی" نیز می‌گوییم. با این حال، آزمایش‌های مولکولی و ژنتیکی کاملاً یکسان نیستند. این آزمایش‌ها ممکن است برای اهداف مشابه به کار روند، اما با بررسی مواد زیستی متفاوت اطلاعات متفاوتی ارائه می‌کنند. برای مثال، در آزمایش‌های مولکولی، نشانگرهای زیستی مانند مولکول‌های پروتئین و چربی نیز می‌توانند بررسی شوند. اما آزمایش‌های ژنتیکی ساختار ژنتیکی فرد، یعنی DNA و RNA، را بررسی می‌کنند.
موضوع مرتبط: آزمایش‌های ژنتیکی در سرطان
انواع آزمایش مولکولی
آزمایش‌های مولکولی برای شناسایی و افزایش قابلیت مشاهده مولکول‌ها در نمونه‌ها، از روش‌های گوناگون استفاده می‌کنند. این نمونه‌ها معمولاً از بزاق، خون یا نمونه‌برداری بافت گرفته می‌شوند.
آزمایش‌های مولکولی در بسیاری از زمینه‌ها قطعیت بیشتری ارائه می‌کنند. برای مثال، از این آزمایش‌ها برای شناسایی تغییرات ژنتیکی اختصاصی یک نوع سرطان استفاده می‌کنیم و به این ترتیب می‌توانیم درمان‌های هدفمندتری انتخاب کنیم. آزمایش مولکولی قطعات DNA یا RNA مرتبط با وضعیت‌های سلامت معین را جست‌وجو می‌کند و در صورت انجام درست، نتایج قطعی ارائه می‌دهد. در برخی موارد نیز بیمارانی که تشخیص موقت گرفته‌اند، بعداً با آزمایش‌های مولکولی تشخیص قطعی می‌گیرند.
روش‌های گوناگونی برای آزمایش مولکولی وجود دارد:
-
واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (Polymerase chain reaction, PCR): این روش نواحی مورد نظر DNA را در نمونه‌های زیستی تکثیر می‌کند. PCR روشی بسیار سریع و حساس و پایه بسیاری از آزمایش‌های مولکولی است.
-
توالی‌یابی نسل جدید (Next Generation Sequencing, NGS): این روش کل توالی نوکلئوتیدی یک نمونه DNA را تعیین می‌کند. این موضوع پژوهشی بسیار مهم برای شناسایی جهش‌های ژنتیکی و ترسیم درخت‌های تکاملی نمونه‌های زیستی است.
-
ساترن بلاتینگ (Southern blotting): این روش جداسازی DNA با الکتروفورز و سپس شناسایی یک ناحیه مشخص DNA را ممکن می‌کند. Southern blotting برای شناسایی جهش‌های ژنتیکی و ناهنجاری‌های کروموزومی به کار می‌رود.
-
وسترن بلاتینگ (Western blotting): این روش جداسازی پروتئین‌ها با الکتروفورز و سپس شناسایی باندهای متعلق به یک پروتئین مشخص را ممکن می‌کند. Western blotting برای شناسایی سطح بیان یا تغییرات پروتئین‌ها به کار می‌رود.
-
هیبریداسیون فلورسنت درجا (Fluorescence in situ hybridization, FISH): این روش برای تعیین وجود یا محل ژنی معین در سلول‌های یک نمونه استفاده می‌شود. آزمایش FISH با نوکلئوتیدهای حاوی رنگ‌های فلورسنت انجام می‌شود که متناسب با توالی DNA ژنی که آزمایش برای آن طراحی شده، تولید شده‌اند. این نوکلئوتیدها به DNA ژن هدف متصل و زیر میکروسکوپی با نور ویژه بررسی می‌شوند. به این ترتیب، شناسایی وجود یا محل ژن هدف امکان‌پذیر می‌شود.
-
طیف‌سنجی جرمی (Mass): این روش با اندازه‌گیری وزن اتم‌های یک ماده به تعیین ساختار مولکولی آن کمک می‌کند. به این ترتیب، نسبت اتم‌های مختلف یک ماده شناسایی می‌شود و می‌توان درباره ساختار مولکول اطلاعات به دست آورد.
-
طیف‌سنجی NMR (تشدید مغناطیسی هسته‌ای): این روش با اندازه‌گیری ویژگی‌های مغناطیسی اتم‌های یک ماده، به تعیین ساختار مولکولی آن کمک می‌کند. به این ترتیب، موقعیت اتم‌های مختلف یک ماده شناسایی می‌شود و می‌توان درباره ساختار مولکول اطلاعات به دست آورد.
موضوع مرتبط: تشخیص زودهنگام سرطان از خون با آزمایش متابولومیک تشدید مغناطیسی هسته‌ای
در هر روش، متخصصان نمونه‌ای از بدن می‌گیرند و سپس مولکول‌ها را قابل‌مشاهده‌تر می‌کنند. پس از آن، متخصص نمونه را زیر میکروسکوپ یا دستگاه‌های زیست‌پزشکی ویژه بررسی و گزارش می‌کند.
چرا آزمایش‌های مولکولی درخواست می‌شوند؟
متخصصان برای کسب اطلاعات بیشتر هنگام تشخیص بیماری و پیش‌بینی پیامدها از آزمایش‌های مولکولی استفاده می‌کنند. این آزمایش‌ها اهداف متعددی دارند، از جمله:
- ارزیابی خطر بیماری‌های گوناگون
- تأیید وجود برخی عفونت‌ها که با روش‌های متعارف آزمایشگاهی قابل شناسایی نیستند
- مشاوره ژنتیکی برای افراد باردار یا افرادی که قصد بارداری دارند
- کمک به تصمیم‌های درمانی
- ارزیابی میزان پاسخ احتمالی فرد به دارو
- تشخیص زیرنوع‌های سرطان‌های معین، مانند سرطان پستان، ریه و کولون
نمونه‌ای از آزمایش مولکولی پرکاربرد در سرطان: HER2 FISH
آزمایش HER2 FISH یک روش زیست‌شناسی مولکولی برای شناسایی تولید بیش از حد ژن HER2 در سلول‌های سرطان پستان است. HER2 ژنی است که پروتئینی می‌سازد و در بافت پستان قرار دارد. در شرایط عادی، تولید ژن HER2 منظم و متعادل است. اما در برخی وضعیت‌ها، تولید بیش از حد ژن HER2 مشاهده می‌شود و این موجب رشد و تکثیر سریع سلول‌ها می‌شود. این وضعیت ممکن است ایجاد سرطان پستان را تحریک کند.
آزمایش HER2 FISH با نوکلئوتیدهای حاوی رنگ‌های فلورسنت انجام می‌شود که متناسب با توالی DNA ژنی که برای آن طراحی شده، تولید شده‌اند. این نوکلئوتیدها به DNA ژن هدف متصل و زیر میکروسکوپی با نور ویژه بررسی می‌شوند. به این ترتیب، وجود تولید بیش از حد یا بیش‌بیانی پروتئین HER2، محصول ژن HER2، شناسایی می‌شود. آزمایش HER2 FISH در تشخیص سرطان پستان و هدایت درمان استفاده می‌شود. برای مثال، در بیمارانی که تولید بیش از حد محصول ژن HER2 شناسایی شده باشد، داروهای هوشمند هدف‌گیرنده HER2 اثربخشی بیشتری دارند.
برای آزمایش‌های مولکولی چه چیزهایی لازم است؟
آنچه برای هر آزمایش لازم است، نمونه‌ای از فرد مربوطه است. برای مثال، آزمایش‌های COVID-19 آنتی‌ژن‌های اختصاصی کروناویروس را در ترشحات بینی و تنفسی جست‌وجو می‌کنند. آنتی‌ژن‌ها معمولاً روی سطح ویروس‌ها قرار دارند.
نمونه‌های قابل دریافت برای آزمایش‌های مولکولی عبارت‌اند از:
- قطعه‌ای از تومور از طریق نمونه‌برداری
- خون
- مایعات بدن مانند ترشحات تنفسی
- مایع آمنیوتیک
2 گروه اصلی آزمایش‌های مولکولی
آزمایش‌های مولکولی همراه با افزایش تعداد آزمایش‌ها به‌سرعت در حال توسعه هستند. برای مثال، آزمایش‌های PCR مربوط به COVID-19 نوعی آزمایش مولکولی هستند که دانشمندان به‌سرعت برای مقابله با همه‌گیری COVID-19 توسعه دادند.
به‌طور کلی، آزمایش‌های مولکولی در دو گروه گسترده با زیرنوع‌های متعدد قرار می‌گیرند:
- توالی‌یابی و آزمایش ژنوم
- نشانگرهای زیستی ژنتیکی
توالی‌یابی و آزمایش ژنوم
توالی‌یابی ژنوم شامل تحلیل کامل یا جزئی ماده ژنتیکی یک سلول برای جست‌وجوی ژن‌ها یا تغییرات ژنی معین است. ژن‌ها از DNA ساخته شده‌اند و دستور ساخت پروتئین را به سلول می‌دهند. توالی‌یابی ژنوم همچنین می‌تواند ارزیابی کند که فرد حامل ژن یک بیماری هست یا خیر. این نوع آزمایش در دوران بارداری یا هنگام برنامه‌ریزی برای بارداری رایج است.
کاربرد دیگر توالی‌یابی ژنوم، کمک به پیش‌بینی پاسخ فرد به داروهای معین است. برای مثال، حاملان برخی ژن‌ها ممکن است به بعضی داروها خوب پاسخ ندهند یا خطر ایجاد واکنش‌های آلرژیک معین در آن‌ها بیشتر باشد.
مزایا و معایب آزمایش‌های مولکولی
این نوع آزمایش‌ها مزایای متعددی دارند، از جمله:
- پیش‌بینی: اگر فرد حامل ژن بیماری‌های زیان‌بار یا بالقوه تهدیدکننده زندگی باشد، می‌تواند به برنامه‌ریزی خانواده کمک کند.
- تصمیم‌های درمانی: فردی که خطر ابتلا به بیماری‌های معین در او بالاتر است، می‌تواند بر اساس این اطلاعات برنامه‌های بلندمدت تنظیم کند یا برای کاهش خطر، سبک زندگی خود را تغییر دهد. آزمایش انواع ژنتیکی مرتبط با سرطان می‌تواند غربالگری سرطان پستان را هدایت کند.
- سایر کاربردها: برخی افراد برای آگاهی از بیماری‌های ارثی بالقوه مرتبط با تبار خود یا از روی کنجکاوی درباره میراث ژنتیکی‌شان، به آزمایش‌های مولکولی ارثی مراجعه می‌کنند.
معایبی نیز وجود دارد:
- اعتمادپذیری: اعتمادپذیری آزمایش، به‌ویژه در آزمایش‌های ژنتیکی ارثی، ممکن است متفاوت باشد. آزمایش‌های شناسایی عوامل خطر ژنتیکی تضمین نمی‌کنند که فرد به بیماری مبتلا شود و ممکن است بی‌جهت اضطراب ایجاد کنند.
- تصمیم‌گیری: تصمیم گرفتن بر اساس اطلاعات ژنتیکی ممکن است دشوار باشد. برای مثال، فردی که می‌آموزد احتمال حامل بودن فرزندش برای یک بیماری تهدیدکننده زندگی 50% است، ممکن است ناچار به تصمیم درباره ادامه یا پایان بارداری شود.
- دسترس‌پذیری: دسترسی به آزمایش‌های مولکولی که ممکن است گران و خارج از پوشش بیمه باشند، می‌تواند محدود باشد.
- حریم خصوصی: انتخاب شرکت‌هایی که برای آزمایش‌های ژنتیکی اعتباربخشی و نظارت نمی‌شوند، ممکن است حریم خصوصی ژنتیکی فرد را به خطر بیندازد.
نشانگرهای ژنتیکی
در نوع دیگری از آزمایش ژنتیکی، نشانگرهای زیستی ژنتیکی عفونت یا بیماری‌های دیگر جست‌وجو می‌شوند. این آزمایش‌ها به جای توالی‌یابی ژنوم فرد، بررسی می‌کنند آیا نشانه‌های ژنتیکی نهفته‌ای با ارتباط قوی با بیماری مشکوک وجود دارند یا خیر.
آزمایش PCR مربوط به COVID-19 نمونه‌ای از این نوع است. این آزمایش ماده ژنتیکی حمل‌شده توسط ویروس عامل COVID-19 را جست‌وجو می‌کند.
در حوزه انکولوژی نیز آزمایش‌های ژنتیکی بر انواع معینی از تومورهای سرطانی انجام می‌شود. امضاهای ژنتیکی مختلف می‌توانند درباره نوع سرطان فرد و درمانی که احتمال اثربخشی بیشتری دارد اطلاعات بدهند.
بزرگ‌ترین فایده آزمایش نشانگر زیستی ژنتیکی، احتمال بالای درست بودن آن است. در برخی موارد، این آزمایش‌ها می‌توانند تشخیص را تأیید کنند. همچنین می‌توانند به متخصصان برای تصمیم‌های پزشکی آگاهانه یا هدایت بهتر درمان کمک کنند.
معایب نشانگرهای ژنتیکی چیست؟
- دسترس‌پذیری: آزمایش‌های مولکولی معمولاً گران‌تر و کمتر در دسترس هستند. برای مثال، آزمایش‌های ژنتیکی سرطان گران‌تر هستند و نتیجه آن‌ها دیرتر آماده می‌شود. به همین شکل، آزمایش PCR مربوط به COVID-19 از آزمایش‌های خانگی آنتی‌ژن پرهزینه‌تر است و نتیجه آن دیرتر آماده می‌شود. افزون بر این، ممکن است همه بیماران برای همه آزمایش‌های مولکولی مناسب نباشند.
- اعتمادپذیری: آزمایش‌های مولکولی بیماری‌ها و عفونت‌ها عموماً دقیق هستند، اما هیچ آزمایشی اعتمادپذیری 100% ارائه نمی‌کند.
- مشکلات نمونه‌ها: نمونه به‌دست‌آمده ممکن است برای آزمایش کافی نباشد و مانند زمانی که نمونه‌برداری بافت کافی فراهم نمی‌کند، فرایند با مانع روبه‌رو شود.
آزمایش‌های مولکولی و COVID-19
آزمایش‌های واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) یکی از رایج‌ترین انواع آزمایش مولکولی هستند که COVID-19 را با بیشترین دقت شناسایی می‌کنند. آن‌ها با جست‌وجوی ماده ژنتیکی تشخیصی اختصاصی ویروس و سپس تکثیر این قطعه کوچک DNA ویروسی برای تأیید آزمایشگاهی عمل می‌کنند. دریافت نتیجه این نوع آزمایش معمولاً چند روز زمان می‌برد.
تفاوت آزمایش‌های آنتی‌ژن و مولکولی برای Covid-19 چیست؟
آزمایش‌های آنتی‌ژن پروتئین‌های ویروسی را جست‌وجو می‌کنند. شناسایی این پروتئین‌ها آسان‌تر است و آزمایش‌ها می‌توانند سریع نتیجه مثبت یا منفی بدهند. آزمایش‌های PCR ماده ژنتیکی ویروس را جست‌وجو و سپس تکثیر می‌کنند تا فناوری تشخیصی بتواند وجود ویروس را تأیید کند. این آزمایش‌ها حساس‌تر و پیچیده‌تر هستند. آن‌ها می‌توانند ویروس را پیش از علامت‌دار یا مسری شدن فرد تشخیص دهند.
آزمایش مولکولی آلرژی چیست؟
آزمایش مولکولی آلرژی برای تعیین حساسیت فرد به آلرژنی معین استفاده می‌شود؛ آلرژن‌ها موادی هستند که می‌توانند در بدن انسان آلرژی ایجاد کنند. برای مثال، پس از گزش فرد توسط حشره‌ای نامشخص، می‌توان با آزمایش مولکولی آلرژی مشخص کرد آن حشره از چه نوع بوده است.
آزمایش‌های مولکولی آلرژی معمولاً با نمونه‌گیری از خون یا بینی انجام می‌شوند. برای مثال، می‌توان از مخاط بینی فرد نمونه گرفت و آلرژن‌ها را در آن جست‌وجو کرد. به همین شکل، می‌توان نمونه خون فرد را گرفت و آلرژن‌ها را در آن جست‌وجو کرد. این آزمایش‌ها با تعیین اینکه آیا فرد به آلرژنی معین حساس است یا خیر، به شناسایی علل نشانه‌های آلرژی کمک می‌کنند.
پرسش‌های متداول درباره آزمایش‌های مولکولی
آزمایش‌های مولکولی چگونه می‌توانند به درمان سرطان کمک کنند؟
آزمایش‌های مولکولی می‌توانند در هدایت درمان برخی بیماران سرطان کمک کنند. با این حال، آزمایش مولکولی ممکن است در همه وضعیت‌ها مفید نباشد، مانند موارد زیر:
- اگر نمونه‌برداری بافت امکان‌پذیر نباشد
- اگر نمونه بیوپسی کافی نباشد
با این حال، در صورت ناکافی بودن نمونه بافت، بیوپسی‌های مایع، یعنی از خون یا مایع، نیز در سرطان در حال گسترش هستند.
گاهی حتی اگر آزمایش مولکولی به نوع خاصی از درمان هدایت کند، تضمینی برای درمان مؤثر سرطان وجود ندارد.
توالی‌یابی نسل جدید (NGS, Next Generation Sequencing) چیست؟
توالی‌یابی نسل جدید نوعی آزمایش مولکولی پرسرعت است که می‌تواند هم‌زمان قطعات مختلف DNA را توالی‌یابی کند. این روش از روش‌های کلاسیک حساس‌تر و اعتمادپذیرتر است. همچنین می‌تواند تغییرات ژنتیکی کوچک‌تر را شناسایی کند و تصویری جامع‌تر از ژنوم و عوامل خطر ژنتیکی فرد ارائه دهد.
امروزه NGS به اعتمادپذیرترین و پرکاربردترین آزمایش مولکولی در آزمایش‌های ژنتیکی سرطان تبدیل شده است.
آزمایش‌های مولکولی چقدر دقیق هستند؟
دقت آزمایش مولکولی به نوع آزمایش بستگی دارد. به‌طور کلی دقیق هستند، اما بی‌نقص نیستند. برای مثال، مقاله‌ای در سال 2019 که چند آزمایش مولکولی مختلف COVID-19 را مقایسه کرده بود، به یافته‌های زیر رسید:
- حساسیت خلاصه‌شده آزمایش‌ها 95,9% بود که به معنای تعداد بسیار کم نتایج منفی کاذب است.
- ویژگی خلاصه‌شده 97,2% بود که به معنای تعداد بسیار کم نتایج مثبت کاذب است.
- برخی آزمایش‌ها دقت کمتری داشتند و بازه حساسیت کلی آن‌ها از 80,5% تا 96,6% بود.
آزمایشگاه معمولاً دقت آزمایش را با اندازه‌گیری حساسیت و ویژگی تعیین می‌کند. بالا بودن هر دو معیار به این معنا است که آزمایش می‌تواند افراد مبتلا و غیرمبتلا به یک بیماری معین را به‌درستی شناسایی کند.
آزمایش مولکولی ژنوم ممکن است دشوار باشد و شناسایی جهش‌ها و تغییرات ژنتیکی کوچک‌تر معمولاً دشوارتر است. رایج‌ترین روش‌ها فقط تعداد کمی از مشکلات ژنتیکی را شناسایی می‌کنند.
خلاصه
آزمایش مولکولی نوعی آزمایش ژنتیکی است که اطلاعات مهمی درباره ژنوم فرد ارائه می‌کند. همچنین می‌تواند نشانه‌های عفونت‌ها و بیماری‌های ژنتیکی معین را بر اساس ویژگی‌های ژنتیکی منحصربه‌فرد عامل بیماری‌های گوناگون شناسایی کند. این حوزه با عرضه روش‌های بیشتر برای آزمایش مولکولی به‌سرعت در حال توسعه است.
توالی‌یابی ژنتیکی با روش‌های توالی‌یابی نسل جدید در حال پیشرفت است. با این حال، مهم است افراد محدودیت‌های آزمایش مولکولی را درک کنند. این موضوع به‌ویژه درباره انواع آزمایش ژنتیکی با قطعیت محدود، مانند آزمایش‌های پیش از تولد، صادق است.
آیا این مقاله برای شما مفید بود؟
بازخورد شما به بهبود محتوای ما کمک می‌کند.
نظرهای خوانندگان
نظر خود را بنویسید
نام و دیدگاه شما فقط پس از تأیید مدیر منتشر می‌شود. نشانی ایمیل شما هرگز به بازدیدکنندگان نمایش داده نمی‌شود.
اولین نظر را شما بنویسید.