کاربردهای ریزآرایه بافتی

پزشکی از راه دور (تله مدیسین)
<section class="text-center pt-5" style="max-width: 1080px; margin: auto; width: 890.141px; color: rgb(102, 102, 102); font-family: iranyekan, roboto, Arial;"><h2 style="margin-top: 75px; margin-bottom: 20px; font-weight: 900; font-size: 1.9rem; color: rgb(73, 73, 73); font-family: iransharp !important;">معرفی</h2><p style="text-indent: 40px; line-height: 32px; text-align: justify;">ریز آرایه بافتی یا به اختصار (TMA (Tissue MicroArray، تکنیک جدید و سطح بالایی است که ریشه آن به 1990-1980 برمی‌گردد. وقتی که محققان به ترکیب تکه‌های کوچکی از بافت‌ها در یک بلوک که اصطلاحا بلو‌ک سوسیسی (sausage block) نامیده می‌شد، پرداختند. روش TMA هجده سال پیش توسعه پیدا کرد. در ابتدا فایده این روش به صورت بحث برانگیزی مورد شک بود و نگرانی‌هایی مطرح شد. نگرانی‌هایی مبنی براینکه تکه‌های کوچک بافت برای نمایش کل بافت کافی نیست. افزایش استفاده از تکنیک TMA ، کاربرد این تکنیک در تحقیقات را به صورت موثری نشان داد. اساسا تمام همبستگی‌های مرتبط بین مارکرهای مولکولی و خروجی‌های کلینیکی توسط یک تکه بافت استوانه‌ای با قطر حداقل 0.6 میلی‌متر قابل تولید است. بنابراین امروزه، TMA به ابزاری استاندارد برای بعد جدیدی از آنالیز بافت تبدیل شده است. تعداد زیاد تکه‌های بافت با اندازه کوچک با شکل منظم استوانه‌ای، حفظ انسجام‌پذیری بلوک‌های دهنده و الگوی آرایه‌ای سازمان‌دهی شده که امکان تخصیص قابل اطمینان داده‌های کلینیکی به هرتکه بافت را امکان پذیر می‌کند، روش TMA را به روشی منحصر به فرد و مجزا تبدیل کرده است.</p><p style="text-indent: 40px; line-height: 32px; text-align: justify;">تمام موضوعات بحرانی مرتبط با آنالیز بافت مثل آرتیفکت‌های فیکس کردن، استراتژی‌های بازیابی ژن، ناهمگنی بافت، تفاوت بین و درون آزمایشگاهی در ساختارهای خاص سایتولوژیک نیز در ریزآرایه بافتی مطرح هستند.<br>کاربردهای متنوع TMA و همچنین منشا مختلف بافت برای تهیه TMA مثل بافت‌های انسانی، حیوانی، گیاهی، cell line و زنوگرافت، تکنیک TMA را به روشی جذاب نه تنها برای پاتولوژیست‌ها، بلکه برای بیولوژیست‌های مولکولی، پزشک‌ها و سایر محققین حوزه‌های مختلف علوم زیستی تبدیل کرده است.<br>از اولین گزارش در تکنولوژی TMA در سال 1998، صدها مقاله به استفاده از روش TMA پرداخته‌اند که اکثر این آثار به TMA در تحقیقات سرطان اشاره دارند. در این مقاله کاربردهای مختلف TMA در تحقیقات سرطان، ترکیب TMA بافت طبیعی با بافت‌های غیرطبیعی، TMA در تحقیقات آلزایمر و انواع دیگری از TMA برای زنوگرافت و Cell line و همچنین استفاده از TMA برای کنترل کیفی و آرشیو ذکر می-گردند.</p><div class="divider div-transparent div-arrow-down" style="position: relative; margin-top: 90px; height: 1px;"></div></section><section style="max-width: 1080px; margin: auto; width: 890.141px; color: rgb(102, 102, 102); font-family: iranyekan, roboto, Arial;"></section><section style="max-width: 1080px; margin: auto; width: 890.141px; color: rgb(102, 102, 102); font-family: iranyekan, roboto, Arial;"><h2 style="margin-top: 75px; margin-bottom: 20px; font-weight: 900; font-size: 1.9rem; text-align: center; color: rgb(73, 73, 73); font-family: iransharp !important;">TMA در تحقیقات سرطان</h2><p style="text-indent: 40px; line-height: 32px; text-align: justify;">در دهه اخیر، تلاش زیادی برای کشف کردن ساختار و عملکرد ژنوم انسان انجام شده است. اولین نسخه پیش‌نویس کل ژنوم انسان در سال 2001 به صورت عمومی در دسترس قرار گرفت که شامل اطلاعات توالی نوکلئوتید بیش از 30000 ژن انسانی و رونوشت (RNA (RNA Transcript می‌شود. این اطلاعات، پایه‌ای برای تکنیک‌های ریز آرایه در حال ظهور مثل cDNA و چیپ‌های پروتئینی که اجازه آنالیزهای جامع و گسترده کل ژنوم انسان را در یک آزمایش می‌دهد، ایجاد کرد. تکنولوژی ریزآرایه‌ها به صورت موفقی به کار گرفته شد تا الگوی بیان شده بین بافت‌های بیمار و سالم مقایسه گردد و منجر به شناسایی صدها ژن و پروتئین که به صورت بالقوه عامل بیماری بودند، شود. اگرچه یک محدودیت مهم این روش‌ها نیازمندی به بافت‌های تثبیت نشده (unfixed) بود. این گونه بافت‌ها به صورت چشم‌گیری از مطالعه کلینیکی یا جراحی‌های معمول جمع‌آوری می‌شود که فاقد اطلاعات کلینیکی با تعقیب (follow up) طولانی مدت است. علاوه برآن، هزینه زیاد آرایه‌های DNA، اغلب تعدا نمونه مورد آنالیز را محدود می‌کند. با اینکه نیاز شدیدی به تعداد نمونه زیاد برای اعتبارسنجی (Validation) ژن‌های کاندید است. این اعتبارسنجی توسط مجموعه بزرگی از بافت‌های پاتولوژی و کلینیکی با اطلاعات تعقیب (follow up) طولانی مدت قابل انجام است. این بافت‌ها از آرشیوهای مراکز پاتولوژی قابل دستیابی است اما هزاران نمونه بافت باید اغلب مورد آنالیز قرار بگیرد تا اعتبارسنجی با قدرت آماری بالا ایجاد شود. روش‌های آنالیز ژنتیکی مولکولی مثل الکتروفورز ژلی چند بعدی یا PCR توان بالا (Highthrouput) برای این منظور به کار گرفته شد. اگرچه این روش‌ها برای آنالیزهای توان بالا (Highthrouput) مناسب هستند اما محدودیت تجزیه‌کردن بافت قبل از آنالیز را شامل می‌شوند. این یک محدودیت قابل توجه است، چراکه ژن‌های یکسان می‌توانند در سلول‌های مختلف بیان شوند و با تجزیه‌ی بافت، امکان تعیین محل بیان شدن ژن وجود ندارد. بنابراین تکنولوژی‌های in-situ (در محل) مثل Immunohistochemistry، RNA in-situ hybridization یا فلورسانس (FISH) ابزاری بهینه برای مطالعه شیوع مولکولی ارائه می‌دهند. اگرچه آنالیز لام بافت در مقیاس بزرگ (بافت کامل) و در روش‌های سنتی کاری طاقت‌فرسا، آهسته و کند است. همچنین به صورت کلی امکان تهیه بیش از 200 برش از بلوک پارافینی وجود ندارد. علاوه بر آن تهیه تعداد زیادی برش برای کاربردهای in-situ نیز به معنای اتلاف منابع بافتی می‌باشد. تکنولوژی TMA براین محدودیت‌ها غلبه می‌کند چراکه امکان آنالیز تعداد صدها نمونه بافت در یک بلوک پارافینی را فراهم می‌کند.<br>در تحقیقات سرطان انواع مختلفی از بافت TMA تولید می‌شود که بر اساس نوع محتوای اطلاعاتی به prevalence TMA، progression TMA و prognostic TMA قابل تقسیم هستند.<br>ریزآرایه‌های prevalence اطلاعات اضافی در مورد بافت ندارد و برای تخمین تعداد وقوع بیان ژن‌ها، پروتئین‌ها و مولکول‌ها و ... مناسب هستند.<br>آرایه‌های progression شامل بافت‌هایی از مراحل مختلف بیماری می‌شود و برای مطالعه نقش پروتئین مارکر در شروع تومور، پیشرفت، یا رشد متاستاتیک مفید است.<br>آرایه prognosis TMA شامل بافت‌هایی با اطلاعات follow up می‌شود. این نوع از TMA کلید کشف کردن نقش کلینیکی مارکرهای مولکولی می‌باشد.</p></section><section style="max-width: 1080px; margin: auto; width: 890.141px; color: rgb(102, 102, 102); font-family: iranyekan, roboto, Arial;"><h2 style="margin-top: 75px; margin-bottom: 20px; font-weight: 900; font-size: 1.9rem; text-align: center; color: rgb(73, 73, 73); font-family: iransharp !important;">TMA طبیعی</h2><p style="text-indent: 40px; line-height: 32px; text-align: justify;">آرایه‌های بافت‌های طبیعی از بافت‌های سالم ساخته می‌شوند. تولید این TMA کار مشکلی است چراکه بافت سالم به صورت طبیعی نباید به پاتولوژی فرستاده شود. تعداد زیادی از بافت‌های سالم تجاری دارای abnormality هایی مثل بیماری‌های التهابی هستند. داشتن اطلاعات جامع و کامل در مورد نحوه بیان ژن‌ها در بافت-های نرمال (طبیعی) نه تنها در فهم بهتر بیولوژی سرطان نقش دارند، بلکه یک موضوع حیاتی در توسعه دارو می‌باشند. بیان قوی پروتئین‌هایی که هدف دارو است، در بافت‌های مهم مثل قلب و مغز، یک ضابطه توقف "no-go" در طراحی دارو می‌باشد. فرمت ریزآرایه بافتی به گونه‌ای است که برای آنالیز بیان‌های خاص در سلول‌های خاص مناسب است چراکه روش‌هایی مثل Western bolting با تجزیه بافت، آنالیزهای ژنی و نحوه بیان شدن را بررسی می‌کنند و سلول حاوی این بیان مشخص نیست. یک مثال مولکول چسبنده به سلول‌های اپتلیال EpCam است که یک هدف در درمان‌های ضدسرطان به شمار می‌رود و اهمیت آنالیز سلول به سلول را نشان می‌دهد. EpCam در مجاری صفراوی کبد بیان می‌شود که قسمت بسیار کوچکی از کبد ( کمتر از 1%) را تشکیل می‌دهد. در مقابل معمولا 80 درصد سلول‌های سرطانی کبد به EpCam مثبت هستند. مقایسه سطح بیان در سلول‌های کبد و تومورها در بافت‌های تجزیه شده، پنجره درمانی واضحی برای داروهای anti-EpCam به دست می‌دهد. تنها بررسی in-situ است که میزان بیان شدن EpCam را در سلول‌های طبیعی اندک اما حیاتی کبد نشان می‌دهد. در واقع هرچه داروهای anti-EpCam اثر کمتری روی EpCamهای بیان شده در سلول‌های نرمال داشته باشند، دارو اثربخشی بهتری دارد.</p></section><section style="max-width: 1080px; margin: auto; width: 890.141px; color: rgb(102, 102, 102); font-family: iranyekan, roboto, Arial;"><h2 style="margin-top: 75px; margin-bottom: 20px; font-weight: 900; font-size: 1.9rem; text-align: center; color: rgb(73, 73, 73); font-family: iransharp !important;">TMA در تحقیقات آلزایمر</h2><p style="text-indent: 40px; line-height: 32px; text-align: justify;">تحقیقات ریزآرایه بافتی فقط محدود به تحقیقات سرطان نمی‌شود. برای مثال ریزآرایه‌های بافتی برای تحقیقات آلزایمر نیز استفاده شده‌اند. در این حوزه تعداد amyloid plaques در قسمت‌های مختلف مغز مشخص می‌شوند. فرمت TMA به صورت بهینه‌ای برای اینگونه شمارش‌ها مناسب است چراکه قطر تعریف‌شده TMA، آنالیز استانداردی برای نواحی مختلف دارای اندازه یکسان را فراهم می‌کند. بعلاوه نمونه‌های نواحی مرتبط مغزی را می‌توان در یک چیدمان دلخواه و در یک زیربخش در TMA قرار داد. تحقیقات آلزایمر نمونه‌ای از TMA با قطر 1 الی 1.5 میلی‌متر است که نسبت به قطر 0.6 میلی‌متر بهینه شده برای تحقیقات سرطان بهتر است.</p></section><section style="max-width: 1080px; margin: auto; width: 890.141px; color: rgb(102, 102, 102); font-family: iranyekan, roboto, Arial;"><h2 style="margin-top: 75px; margin-bottom: 20px; font-weight: 900; font-size: 1.9rem; text-align: center; color: rgb(73, 73, 73); font-family: iransharp !important;">ریزآرایه‌های بافتی آزمایشگاهی (Experimental tissue)</h2><p style="text-indent: 40px; line-height: 32px; text-align: justify;">ریزآرایه بافتی همچنین می‌تواند از بافت‌های آزمایشی مثل cell line یا xenograft تولید شود. ریزآرایه‌های cell line شامل تعداد زیادی cell line می‌شوند که می‌تواند برای انتخاب سلول‌هایی با ویژگی مجزای ژنتیکی به‌کار رود. برای مثال می‌توان صدها cell line آرایه‌شده را برای مشاهده بیان یا شماره کپی (copy number) مورد نظر داشت. سپس cell lineهای مناسب می‌توانند مرتب شده، کاشت شوند و برای کارهایی مثل آرایه‌های عملکردی (functional arrays) و یا به عنوان مدل سیستمی در بررسی molecular pathway خاص استفاده شود.</p></section><section style="max-width: 1080px; margin: auto; width: 890.141px; color: rgb(102, 102, 102); font-family: iranyekan, roboto, Arial;"><h2 style="margin-top: 75px; margin-bottom: 20px; font-weight: 900; font-size: 1.9rem; text-align: center; color: rgb(73, 73, 73); font-family: iransharp !important;">کنترل کیفی در رنگ‌آمیزی IHC</h2><p style="text-indent: 40px; line-height: 32px; text-align: justify;">ریزآرایه‌های بافتی می‌توانند به عنوان ابزار کنترل کیفیت در مقایسه درون آزمایشگاهی رنگ‌آمیزی IHC مورد استفاده قرار بگیرند. برای این کار می‌توان به اسلایدهای تشخیص روتین و معمول، تکه کوچکی از بلوک برش داده شده TMA که شامل تعداد متنوعی از کنترل‌های مثبت و منفی رایج IHC چسباند.</p></section><section style="max-width: 1080px; margin: auto; width: 890.141px; color: rgb(102, 102, 102); font-family: iranyekan, roboto, Arial;"><h2 style="margin-top: 75px; margin-bottom: 20px; font-weight: 900; font-size: 1.9rem; text-align: center; color: rgb(73, 73, 73); font-family: iransharp !important;">آرشیو TMA</h2><p style="text-indent: 40px; line-height: 32px; text-align: justify;">از کاربردهای جذاب ریزآرایه بافتی، ساخت ریزآرایه‌های بافتی بزرگ با تعداد در حال رشدی از tissue core می‌باشد. این چنین ریزآرایه‌های بافتی یک آرشیو مینیاتوری شده "Archieve TMAs" از کل بافت‌های یک موسسه پاتولوژی را نشان می-دهد. “Archieve TMA” می‌تواند برای زمانی که تعداد بسیار زیادی بیمار نیاز به آنالیز سریع دارند، ارزشمند باشد. برای مثال اگر داروی جدیدی در دسترس قرار بگیرد و لازمه بکارگیری دارو حضور مارکرهای خاصی باشد. در این حالت تومور هزاران بیمارمی‌توانند برای وجود پروتئین مورد هدف درمان مورد آنالیز قرار بگیرد. این آنالیز می‌تواند با روش‌های سنتی بررسی اسلاید به اسلاید امکان‌پذیر شود اما در این صورت به دلیل کند بودن روش‌های سنتی، تعداد زیادی بیمار جان خود را از دست می‌دهند. در حالیکه یک Archive TMA می‌تواند روشی سریع برای اعلان بیمارهایی که می‌توانند از داروی جدید بهره ببرند را نشان دهد.<br></p></section>