ന്യൂമോണിയ വേഗത്തിൽ തിരിച്ചറിയാൻ ശ്വസന പരിശോധന വികസിപ്പിച്ച് MIT ഗവേഷകർ

സങ്കീർണ്ണമായ ശ്വാസകോശ പരിശോധനകളെ പത്ത് മിനിറ്റ് നീണ്ടുനിൽക്കുന്ന ലളിതമായ ഒരു ശ്വസന വ്യായാമമാക്കി മാറ്റുന്ന രീതിയിലുള്ള ഒരു വലിയ മാറ്റത്തിന് വൈദ്യശാസ്ത്ര രോഗനിർണ്ണയ രംഗം തയ്യാറെടുക്കുകയാണ്. ശ്വാസത്തിലൂടെ പുറത്തുവിടുന്ന ബയോമാർക്കറുകൾ (biomarkers) ഉപയോഗിച്ച് ന്യൂമോണിയയും മറ്റ് ശ്വാസകോശ രോഗങ്ങളും കണ്ടെത്താൻ പ്രത്യേക നാനോപാർട്ടിക്കിളുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പോർട്ടബിൾ സെൻസർ സാങ്കേതികവിദ്യ MIT ഗവേഷകർ വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്.

PlasmoSniff-ന് പിന്നിലെ ശാസ്ത്രം: നാനോപാർട്ടിക്കിളുകളും എൻസൈമുകളും

ബയോമാർക്കറുകൾ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന പ്രത്യേക സിന്തറ്റിക് സംയുക്തങ്ങളെ കണ്ടെത്താനും തിരിച്ചറിയാനും രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത ചിപ്പ്-സ്കെയിൽ സെൻസറായ PlasmoSniff എന്ന ഉപകരണത്തിലാണ് ഈ മുന്നേറ്റത്തിന്റെ കാതൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നത്. രോഗി പ്രത്യേകം രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത നാനോപാർട്ടിക്കിളുകൾ ശ്വസിക്കുന്നതിലൂടെയാണ് രോഗനിർണ്ണയ പ്രക്രിയ ആരംഭിക്കുന്നത്. ഈ കണികകൾ ശരീരത്തിലെ ബയോമാർക്കറുകളുമായി ഒട്ടിപ്പിടിക്കുന്ന രീതിയിലാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, എന്നാൽ ഒരു അണുബാധ ഉണ്ടാകുമ്പോൾ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന പ്രത്യേക എൻസൈമുകളെ (enzymes) കണ്ടുമുട്ടുന്നത് വരെ ഇവ മാറ്റമില്ലാതെ നിലനിൽക്കും.

ആരോഗ്യവാനായ ഒരാളിൽ, ഈ നാനോപാർട്ടിക്കിളുകൾ ശരീരത്തിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുകയും മാറ്റമില്ലാതെ തന്നെ പുറത്തേക്ക് പോവുകയും ചെയ്യുന്നു. എന്നാൽ, രോഗി ന്യൂമോണിയ പോലുള്ള ഒരു രോഗം ബാധിച്ചവരാണെങ്കിൽ, അണുബാധ മൂലമുണ്ടാകുന്ന എൻസൈമുകൾ ബയോമാർക്കറുകളെ കണികകളിൽ നിന്ന് വേർപെടുത്തുന്നു. ഇങ്ങനെ പുറത്തുവരുന്ന ബയോമാർക്കറുകൾ ശ്വാസത്തിലൂടെ പുറത്തേക്ക് വിടപ്പെടുമ്പോൾ, ശ്വാസകോശത്തിന്റെ അവസ്ഥയെക്കുറിച്ചുള്ള രാസ സൂചനകൾ (chemical signature) സെൻസറിന് ഉടൻ തന്നെ കണ്ടെത്താൻ സാധിക്കുന്നു.

ലാബ് എലികളിൽ നിന്ന് കൈയ്യിൽ കൊണ്ടുനടക്കാവുന്ന ക്ലിനിക്കൽ ഉപകരണങ്ങളിലേക്ക്

പ്രൊഫസർ സംഗീത ഭാട്ടിയയുടെ ലാബ് 2020-ൽ എലികളിൽ ഈ നാനോപാർട്ടിക്കിൾ കണ്ടെത്തൽ വിജയകരമായി തെളിയിച്ചുവെങ്കിലും, സാങ്കേതികവിദ്യ വികസിപ്പിക്കുന്നതിൽ വലിയൊരു തടസ്സം നേരിട്ടിരുന്നു: അളവുകൾക്കായി ലാബ് നിലവാരത്തിലുള്ള ഉപകരണങ്ങൾ ആവശ്യമായിരുന്നു, ഇത് സാധാരണ ഡോക്ടർമാരുടെ ക്ലിനിക്കുകളിൽ ഉപയോഗിക്കാൻ പ്രായോഗികമല്ലായിരുന്നു.

അസിസ്റ്റന്റ് പ്രൊഫസർ ലോസ ടാഡെസ്സും സംഘവും നടത്തിയ സമീപകാല മുന്നേറ്റം ഈ വിടവ് നികത്തിയിരിക്കുന്നു. തന്മാത്രകളെ പ്രകാശത്താൽ പ്രകാശിപ്പിക്കുന്ന ഒരു ഒപ്റ്റിക്കൽ സാങ്കേതികവിദ്യയായ Raman spectroscopy-യുടെ മെച്ചപ്പെട്ട രൂപം ഉപയോഗിച്ചുകൊണ്ട്, വളരെ കുറഞ്ഞ അളവിലുള്ള ന്യൂമോണിയ ബയോമാർക്കറുകൾ പോലും ശ്വാസത്തിലൂടെ പുറത്തുവിടുന്ന ഘട്ടത്തിൽ കണ്ടെത്താൻ കഴിയുമെന്ന് ടീം തെളിയിച്ചു. ഈ പുരോഗതി, വലിയ ലാബ് ഉപകരണങ്ങൾക്ക് പകരം ക്ലിനിക്കുകളിലോ വീട്ടിലോ ഉപയോഗിക്കാൻ അനുയോജ്യമായ ചെറിയ പോർട്ടബിൾ ഉപകരണങ്ങളിലേക്ക് ഈ സംവിധാനത്തെ മാറ്റാൻ സഹായിക്കുന്നു.

വേഗത്തിലുള്ള രോഗനിർണ്ണയത്തിന്റെ ഭാവിയിലെ പ്രത്യാഘാതങ്ങൾ

PlasmoSniff-ന്റെ സ്വാധീനം ശ്വാസകോശ സംബന്ധമായ ചികിത്സകൾക്ക് അപ്പുറം വ്യാപിച്ചുകിടക്കുന്നു. രോഗി നാനോപാർട്ടിക്കിളുകൾ ശ്വസിക്കുകയും ഏകദേശം 10 മിനിറ്റിനുള്ളിൽ അവരുടെ ശ്വാസകോശത്തിന്റെ അവസ്ഥ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്ന ഒരു സിന്തറ്റിക് ബയോമാർക്കർ ശ്വസത്തിലൂടെ പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുന്ന ഒരു ഉപകരണം നിർമ്മിക്കുക എന്നതാണ് ലക്ഷ്യമെന്ന് പ്രധാന രചയിതാവും MIT പോസ്റ്റ്‌ഡോക് ഗവേഷകനുമായ ആദിത്യ ഗാർഗ് ചൂണ്ടിക്കാട്ടുന്നു.

ന്യൂമോണിയയ്ക്ക് പുറമെ, പ്രത്യേക തന്മാത്രാ സൂചനകൾ "തിരിച്ചറിയാനുള്ള" ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ കഴിവ് വൈവിധ്യമാർന്ന ഉപയോഗങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. വ്യവസായ രാസവസ്തുക്കളോ വായുവിലെ മലിനീകരണകാരികളോ കണ്ടെത്താൻ ഈ സെൻസർ ഉപയോഗിക്കാമെന്ന് ടാഡെസ്സ് ചൂണ്ടിക്കാട്ടുന്നു, ഇത് പൊതുജനാരോഗ്യത്തിനും പരിസ്ഥിതി നിരീക്ഷണത്തിനും അനുയോജ്യമായ ഒരു ഉപകരണമാക്കി മാറ്റുന്നു. വികേന്ദ്രീകൃത ആരോഗ്യപരിചരണത്തിലേക്ക് (decentralized healthcare) നാം നീങ്ങുന്ന ഈ കാലഘട്ടത്തിൽ, ആഗോള ആരോഗ്യ പ്രതിസന്ധികൾ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിനും രോഗികൾക്ക് നേരത്തെയുള്ള ചികിത്സ ഉറപ്പാക്കുന്നതിനും ഇത്തരം വേഗത്തിലുള്ളതും ശരീരത്തിന് ആയാസമില്ലാത്തതുമായ (non-invasive) രോഗനിർണ്ണയ ഉപകരണങ്ങൾ നിർണ്ണായകമായിരിക്കും.

പ്രധാന വിവരങ്ങൾ

• വേഗത്തിലുള്ള രോഗനിർണ്ണയം: ലളിതമായ ഒരു ശ്വസന പരിശോധനയിലൂടെ ഏകദേശം 10 മിനിറ്റിനുള്ളിൽ ന്യൂമോണിയ കണ്ടെത്താനുള്ള ഫലം നൽകാൻ PlasmoSniff സാങ്കേതികവിദ്യ ലക്ഷ്യമിടുന്നു.
• നാനോപാർട്ടിക്കിൾ ഇന്നൊവേഷൻ: അണുബാധ മൂലമുണ്ടാകുന്ന പ്രത്യേക എൻസൈമുകളോട് പ്രതികരിച്ച് കണ്ടെത്താൻ കഴിയുന്ന ബയോമാർക്കറുകൾ പുറത്തുവിടുന്ന രീതിയിൽ രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത നാനോപാർട്ടിക്കിളുകളാണ് ഈ സംവിധാനം ഉപയോഗിക്കുന്നത്.
• മെച്ചപ്പെട്ട സെൻസിറ്റിവിറ്റി: അത്യാധുനിക Raman spectroscopy സംയോജിപ്പിച്ചതിലൂടെ, വളരെ കുറഞ്ഞ അളവിലുള്ള ബയോമാർക്കറുകൾ പോലും കൈയ്യിൽ കൊണ്ടുനടക്കാവുന്ന രൂപത്തിൽ കണ്ടെത്താൻ ഗവേഷകർക്ക് സാധിച്ചു.