เครื่องวิเคราะห์ Geniom RT นวัตกรรมการตรวจวัด microRNA เพื่อการวินิจฉัยโรค

Geniom RT Analyzer เป็นเครื่องมือทางชีววิทยาโมเลกุลที่ออกแบบมาเพื่อใช้ในการทดสอบทางวินิจฉัย โดยอาศัยการตรวจวัดระดับของ microRNA ในเนื้อเยื่อซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงตามการดำเนินไปของโรค เพื่อใช้เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ (Biomarker) ในการระบุสถานะของโรคหรือการดำเนินโรค

เครื่องวิเคราะห์นี้ผสานรวมเทคโนโลยีไมโครฟลูอิดิกส์ (Microfluidics) และไบโอชิปไมโครอะเรย์ (Biochip Microarray) เพื่อทำการวัดปริมาณ microRNA ผ่านเทคนิคที่เรียกว่า Microfluidic Primer Extension Assay (MPEA) ซึ่งช่วยให้การวิเคราะห์มีความแม่นยำและเป็นระบบอัตโนมัติมากขึ้น

บทบาทของ microRNA ในการวินิจฉัยโรค

ในทางชีววิทยาโมเลกุล พบว่าโรคหลายชนิด โดยเฉพาะโรคมะเร็ง มีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงระดับของ microRNA ซึ่งเป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่ทำหน้าที่ควบคุมการแสดงออกของยีน หากระดับของ microRNA ผิดปกติ อาจส่งผลต่อการกระตุ้นยีนก่อมะเร็ง (Oncogenes) หรือการยับยั้งยีนต้านมะเร็ง (Tumour Suppressor Genes) ทำให้การตรวจพบระดับ microRNA ที่แตกต่างกันในแต่ละระยะของโรคเป็นกุญแจสำคัญในการวินิจฉัย

เนื่องจากการวินิจฉัยโรคในระยะเริ่มต้นมักทำได้ยาก เพราะอาการทางกายภาพอาจไม่ชัดเจน การใช้ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพในระดับโมเลกุลจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง เครื่อง Geniom RT Analyzer จึงเข้ามามีบทบาทในการสร้างโปรไฟล์ของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ microRNA แบบอัตโนมัติ เพื่อรวบรวมข้อมูลสำหรับการพัฒนาการวินิจฉัยโรคในระยะเริ่มต้นที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น

พลวัตของ microRNA ในมิติพื้นที่และเวลา

การตรวจวัดระดับ microRNA สามารถให้ข้อมูลที่มีประโยชน์ในสองมิติหลัก ดังนี้:

• พลวัตเชิงพื้นที่ (Spatial Dynamics): มีการค้นพบ microRNA ที่ล่องลอยอิสระในกระแสเลือด ซึ่งมีความเสถียรสูงกว่า microRNA ภายในเซลล์เนื่องจากได้รับการปกป้องจากเอนไซม์ RNAase ทำให้สามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่เสถียรในการเปรียบเทียบระดับ microRNA ระหว่างเนื้อเยื่อต่างๆ ซึ่งมีประโยชน์ในการจำแนกประเภทของมะเร็งและโรคต่างๆ
• พลวัตเชิงเวลา (Temporal Dynamics): สภาพแวดล้อมทางโมเลกุลรอบก้อนเนื้องอกมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาตามการพัฒนาของโรค การตรวจวัดระดับ microRNA ในเนื้อเยื่อปกติหรือเนื้อเยื่อเนื้องอกในช่วงเวลาที่ต่างกัน ช่วยให้เข้าใจการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมเหล่านี้ ซึ่งเป็นข้อมูลสำคัญในการตัดสินใจเลือกช่วงเวลาที่เหมาะสมสำหรับการรักษาด้วยยาหรือการแทรกแซงทางการแพทย์

กระบวนการทำงานของระบบ

แพลตฟอร์มของ Geniom RT Analyzer ประกอบด้วยไบโอชิปที่มีไมโครอะเรย์แยกจากกัน 8 ชุด โดยมีขั้นตอนการทำงานดังนี้:

1. การนำเข้าตัวอย่าง: microRNA ที่สกัดจากเนื้อเยื่อสามารถนำเข้าสู่ไบโอชิปได้โดยไม่ต้องผ่านการบำบัดล่วงหน้า
2. การจับคู่ (Hybridization): ภายในไบโอชิปมีตัวตรวจจับ (Capture Probes) ที่ผ่านการตรวจสอบและปรับแต่งให้เหมาะสม ซึ่งจะเกิดการจับคู่โดยตรงกับ microRNA ผ่านเทคนิค MPEA
3. การติดฉลากและการขยายสาย: หลังจากนั้นจะมีการติดฉลากไบโอติน (Biotin labelling) และการขยายสายไพรเมอร์ (Primer extension) พร้อมการล้างทำความสะอาด
4. การประมวลผลและอ่านผล: เครื่องจะประมวลผลอะเรย์โดยอัตโนมัติ และใช้กล้อง CCD (Charge-Coupled Device) ในการอ่านผล ซึ่งจะแสดงเป็นภาพการวัดปริมาณ microRNA โดยใช้การย้อมสีด้วย streptavidin-phycoerythrin conjugate ร่วมกับนิวคลีโอไทด์ที่ติดฉลากไบโอติน

เนื่องจากในหนึ่งไบโอชิปมีไมโครอะเรย์ 8 ชุด ระบบจึงสามารถอ่านค่าความเข้มของสัญญาณซ้ำได้ 7 ครั้ง และใช้ค่ามัธยฐาน (Median value) ในการแสดงผลทางกราฟิก เพื่อความแม่นยำสูงสุด ข้อมูลการประเมินตัวบ่งชี้ทางชีวภาพจะถูกจัดเก็บไว้ในฐานข้อมูล miRDBXP

นวัตกรรมเทคนิค MPEA

เทคนิค MPEA (Microfluidic Primer Extension Assay) ใช้เทคโนโลยีไมโครฟลูอิดิกส์เพื่อควบคุมเวลาและการจัดเรียงตัวของตัวตรวจจับ (Capture probes) ให้ตรงกับโมเลกุล microRNA อย่างแม่นยำ

ความแตกต่างสำคัญระหว่าง MPEA กับวิธีดั้งเดิมคือ:

• ลดขั้นตอนการเตรียม: วิธีดั้งเดิมต้องใช้สารเคมีราคาแพงในการบำบัด microRNA และต้องใส่ไบโอตินก่อนการจับคู่ แต่ MPEA ไม่จำเป็นต้องใช้การบำบัดล่วงหน้าหรือใส่ไบโอตินก่อน
• กลไกการทำงาน: ในระบบ MPEA โมเลกุล microRNA ที่จับคู่แล้ว (ซึ่งไม่มีฉลาก) จะทำหน้าที่เป็นไพรเมอร์สำหรับการยืดสายเอนไซม์ (Enzymatic elongation) ซึ่งในขั้นตอนนี้เองที่นิวคลีโอไทด์ที่ติดฉลากไบโอตินจะถูกนำมาประกอบเข้าด้วยกัน ทำให้กระบวนการรวดเร็วและลดความซับซ้อนลง