ლაბორატორიული მედიცინის მდგრადი განვითარება პირდაპირ კავშირშია ახალ ტექნოლოგიურ აღმოჩენებთან და ამ ტექნოლოგიების გამოყენება-დანერგვასთან. უკანასკნელ ათწლეულებში მრავალმა ლაბორატორიამ დანერგა უახლესი ტექნოლოგიური მიღწევები და შედეგად, შეცვალა მედიცინის მსვლელობა. თანამედროვე ტექნოლოგიური მიღწევებით სარგებლობამ ლაბორატორიული მედიცინა ჩრდილიდან გამოიყვანა და ჯანდაცვის სფეროში ცენტრალური ადგილი დააკავებინა. ტექნოლოგიური განვითარება შეეხო ისეთ სფეროებს, როგორებიცაა ანალიტიკური სისტემები, ანალიტიკური მეთოდოლოგია და მოლეკულური დიაგნოსტიკა.
ანალიტიკური სისტემები
კლინიკური ანალიზისთვის განკუთვნილი ანალიტიკური სისტემები შეიძლება ორ დიდ ჯგუფად დავყოთ: უწყვეტი დინების ანალიზატორები და დისკრეტული ანალიზატორები.
უწყვეტი დინების ანალიზატორები
ამ ტიპის ანალიზატორში ნიმუში პორციობით, უწყვეტად მუშავდება რეაქტივებით და თანმიმდევრულად გადაეცემა სხვადასხვა მოდულებს, სადაც ხდება ნიმუშის ანალიზი და სენსორის მიერ საბოლოო პასუხის მოწოდება
დისკრეტული ანალიზატორები
დისკრეტული ანალიზატორების შემთხვევაში ნიმუში ერევა რეაქტივს და მუშავდება განცალკევებულ სივრცეში - კამერაში (უფრო ხშირად, კიუვეტში). შესაბამისად, თითოეულ ნიმუშისსა და ქიმიურ რეაქციას თავისი ფიზიკური და ქიმიური სივრცე ეთმობა, საიდანაც შემდგომ უკვე კამერა გადადგილდება წინასწარ განსაზღვრული მიმართულებით - სწორხაზოვნად ან ცირკულარულად.
პრაქტიკაში დისკრეტული ანალიზატორები ბევრად უფრო ხელსაყრელია, რადგან უფრო სწრაფია და კალიბრაციას, მოხმარებასა და ავტომატიზებას იოლად ემორჩილება.
ავტომატიზებული ანალიზატორები
კლინიკურ ლაბორატორიებში ავტომატიზებული ანალიზატორების მრავალფეროვან არჩევანს შეხვდებით. ავტიომატიზებული ანალიზატორების მთავარი მიზანი ხარისხის, წარმადობის და ლაბორატორიული მუშაობის პროცესის ეფექტურობის. ავტომატიზებული ანალიზატორები შეიძლება ნახევრად ან სრულად ავტომატიზებული იყოს. სრულად ავტომატიზებულ ანალიზატორებს, ძირითადად, დიდი ლაბორატორიებში შეხვდებით, სადაც დიდი ოდენობის ტესტები ტარდება.
სრულად ავტომატიზებული სისტემების მთავარ კომპონენტებს წარმოადგენს რობოტიზებული სატრანსპორტო სისტემა, რობოტიზებული პიპეტ-სისტემა, შტრიხ-კოდირების სისტემა, გამზომი ხელსაწყოების მრავალფეროვნება და მძლავრი კომპიუტერული სისტემები თავისი სპეციალიზირებული პროგრამული უზრუნველყოფით.
პაციენტთან ახლოს მყოფი ანალიზატორები
ამ ტიპის ანალიზატორებს გამოირჩევს ის, რომ მათი გამოყენება უშუალოდ პაციენტთან ახლოსაა შესაძლებელი, მაგალითად საზოგადოებრივი ცენტრების ან ჯანდაცვის პირველადი, მეორადი ან მესამეული ხარისხის დაწესებულებებში. პაციენტთან ახლოს მყოფ ანალიზატორებს უამრავი უპირატესობა გააჩნია, მათ შორის სისწრაფე, გამოყენების სიმარტივე, დაბალი ფასი. ხსენებული ტექნოლოგია ექიმს დროული და ინორფმირებული გადაწყვეტილებების მიღების საშუალებას აძლევს.
ჯანდაცვის სისტემაში ამ ტექნოლოგიას სულ უფრო აქტიურად იყენებენ, რადგან მისმა დანერგვა ჯანდაცვის გაცილებით უფრო ხარჯთ-ეფექტური გზები შემოგვთავაზა. ეს კი გასული ხუთი ათწლეულის მiღწევებით გახდა შესაძლებელი. პირველი პაციენტთან ახლოს მყოფი ტექნოლოგია, შეიძლება ითქვას, რომ დიაბეტის მქონე პაციენტებში სისხლის გლუკოზის დონის განსაზღვრისათვის რეაქტივით გაჟღენთილი ქაღალდის ფირფრიტის გამოყენება იყო.
ბოლო პერიოდში კი, პაციენტთან ახლოს მყოფი ტექნოლოგიები დაიხვეწა და მოახდინა ისეთი სფეროების მღწევების ინტეგრირება, როგორებიცაა მინიატურიზაცია, მიკროჰიდროდინამიკა, სენსორები, შტრიხ კოდირება, ინფორმატიკა, რეაქტივებისა და მასალების წარმოება.
აქტუალური ტექნოლოგიები
აქვე მინდა შემოგთავაზოთ ჩემს მიერ ზემოთ განხილული ტექნოლოგიური მოწყობილობები, რამაც გადამწყვეტი როლი ითამაშა დღევანდელი რეალობის ფორმირებაში და დღეს კლინიკური ლაბორატორიების მთავარ ანალიტიკურ საყრდენს წარმოადგენს:
რობოტიკა
ამერიკის რობოტიკის ინსტიტუტი რობოტს განმარტავს, როგორც: „რეპროგრამირებადი, მრავალფუნქციური მოწყობილობა, რომელიც მასალების, ნაწილების, ინტრუმენტებისა თუ სპეციალიზებული მოწყობილობების გადაადგილებისთვისაა შემუშავებული და სხვადასხვა დავალების შესრულების მიზნით დაპროგრამებულია სხადასხვა ტიპის მოძრაობების განსახორციელებლად“. თანამედროვე ტექნოლოგიები აქტიურად იყენებენ რობოტიკას.
მიკროფაბრიკაცია
მიკროფაბრიკაცია მინიატურული ზომების სტრუქტურების შენების პროცესია. ძალიან მცირე ზომის მოწყობილობებს მიკროელექტრომექანიკა შეისწავლის. მაგალითად, პაციენტთან ახლოს მყოფი ანალიზატორები, მობილური აპარატები, ინტეგრირებული წრედები და სენსორები სწორედ ამ ტექნოლოგიის მეშვეობით გახდა შესაძლებელი.
მიკროჰიდროდინამიკა
მიკროჰიდროდინამიკა სითხეების მანიპულიტებასა და კონტროლს მიკროლიტრებისა და პიკოლიტრების დონეზე შეისწავლის. ეს ტექნოლოგია საკმაოდ მნიშვნელოვანია პაციენტთან ახლოს მყოფი სადიაგნოსტიკო მოწყობილობებისთვის.
ნანოტექნოლოგიები
ნანოტექნოლოგია გულისხმობს მატერიაზე ზემოქმედებას ატომურ, მოლეკულურ ან სუპრამოლეკულურ დონეზე. ეს ტექნოლოგია დიდი მიღწევაა ბიომარკერების აღმოჩენაში, კიბოს დიაგნოსტირებასა და მიკროორგანიზმების დეტექციაში. ნანოტექნოლოგიების განვითარება მომავალშიც დიდ წინსვლას გვპირდება. ნანოტექნოლოგიის დღეს ხელმისავწდომი მეთოდებია:
· ბიოსენსორები
· ბიოჩიპები
· ნუკლეინის მჟავაზე დაფუძნებული (დნმ-ზე) ტექნოლოგიები
· ანალიზატორები ბიო შტრიხ-კოდირებით
· დნმ-ის ნანომოწყობილობები
· ნანო-ნაწილაკოვანი ბიოლეიბლები
· მიკროანალიზატორები
· პროტეომიკა/გენომიკა
· ნანოფორული ტექნოლოგიები
· ნანო-იმუნოფერმენტული ანალიზატორები
კომპიუტერული ტექნოლოგიები
COLOSSUS და ENIAC პირველი კომპიუტერები იყო, რომელიც ვაკუუმის მილებს იყენებდა. ისინი ა.შ.შ-სა და ბრიტანეთის სახელმწიფოების ხელშეწყობით დამზადდა. მოგვიანებით შემუშავდა გადაცემის ინტეგრირებული წრედები და დროთა განმავლობაში იხვეწებოდა, ხდებოდა რა სულ უფრო სწრაფი და მოქნილი.
ინფორმაციული ტექნოლოგიები
ინფორმაციული ტექნოლოგიები კომპიუტერში მონაცემთა შენახვის, გადაცემის, მოპოვებისა და მანიპულაციის გზებს სწავლობს. ინფორმაციულმა ტექნოლოგიებმა რევოლუცია მოახდინეს თანამედროვე კლინიკური ლაბორატორიების ფუნქციონირებაში.
ანალიტიკური მეთოდოლოგია
ანალიტიკური მეთოდოლოგიების შემუშავებით ხემოთ განხილული სისტემების სერიოზული პროგრესი განაპირობა. მნიშვნელოვანი ცვლილელები მოხდა იმუნოფერმენტული და მოლეკულური დიაგნოსტიკის ტექნოლოგიებში.
იმუნოფერმენტული ტექნოლოგიები
იმუნოფერმენტული ანალიზის სისტემები ანტისხეულების დეტექციას ახდენს. კლინიკურ ლაბორატორიულ პრაქტიკაში იმუნოფერმენტული სისტემა პირველად იალომ და ბერსონმა წარადგინეს, რომელთა გამოგონება ინსულინის განსაზაღვრას რადიოიმუნური ანალიზატორის საშუალებით ახდენდა.
რადიოიმუნური მეთოდები ერთ დროს დიდი პოპულარობით სარგებლობდნენ, თუმცა მათი გამოყენება დღეს საკმაოდ შეზღუდულია უსაფრთხოების ზომებიდან და დაბალი მგრძნობელობიდან გამომდინარე. ხსენებულ პრობლემებთან გამკლავება იმუნოფერმენტული მეთოდების შემუშავებით მოხდა, რომელიც რადიოიზოტოპების ნაცვლად ფერმენტებს იყენებს.
იმუნოფერმენტული ანალიზატორების სახეებია:
- ფერმენტებთან შეჭიდული იმუნოსორბენტული ანალიზატორი (ELISA)
- იმუნოფერმენტული ანალიზატორი ფერმენტ-გამაძლიერებელი (EMIT)
- კლონური დონორული იმუნოფერმენტული ანალიზატორი (CEDIA)
ხსენებული იმუნოფერმენტული ანალიზატორები ფოტომეტრულ მარკერებსა და გამზომ სისტემებს იყენებდნენ, თუმცა ამჟამად გამოიყენება ბევრად უფრო სენსიტიური - ლუმინესცენტული მარკერები. გაზრდილმა სენსიტიურობამ და ადაპტურობამ ამ სისტემების გამოყტენების არეალი გაზარდა და ახლა უკვე ფართოდ გამოიეყენება პროტეინების, ჰორმონებისა და ნარკოტიკების დეტექციისათვის.
მოლეკულური დიაგნოსტიკა
დნმ-ის სტრუქტურაში ორმაგი ჯაჭვის არსებობის აღმოჩენამ და ნუკლეოტიდური წყვილების თანმიმდევრობის გაშიფვრამ საფუძველი ჩაუყარა მოლეკულური დიაგნოსტიკის რამდენიმე ტექნოლოგიას. ამჟამად ეს ტექნოლოგია ლაბორატორიებში გამოიყენება გენომში ბიოლოგიური მარკერებისა და გენების ექსპრესიის განსაზღვრის მიზნით. ანალიზის საფუძველზე მიღებული ინფორმაციით კი მსჯელობენ დაავადების ხასიათზე, აკვირდებიან დაავადების მიმდინარეობას, განსაზღვრავენ რისკებს და არჩევენ სათანადო მკურნალობას.
ამპლიფიკაცფიის მეთოდები
ამპლიფიკაციის მეთოდით შესაძლებელია რთული გენომური სტრუქტურის დეტექცია დნმ-ის სულ მცირე კონცენტრაციის პირობებშიც. ამ მიზნით გამოიყენება მეთოდები, რომელიც ზრდის: 1)სამიზნე დნმ-ს რაოდენობას, 2)დეტექციის სიგნალის ინტენსივობას ან 3) ზონდის რაოდენობას. ამპლიფიკაციისთვის ფართოდ გამოიყენება პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქცია, რომლის საშუალებითაც ხდება სამიზნე დნმ-ის მონაკვეთის რაოდენობის ზრდა. პრაქტიკაში, სამიზნე დნმ-ის ან რნმ-ის თანმიმდევრობა გამოიყოფა, შემდეგ კი ხდება მისი გამრავლება შემდგომი ანალიზისთვის. ამ მეთოდით ერთ საათში ნუკლეის მჟავის თანმიმდევრობის მილიონამდე ასლის მიღებაა შესაძლებელი.
დეტექციის მეთოდები
მოლეკულურ დიაგნოსტიკაში ნუკლეინის მჟავების დეტექციისათვის გამოიყენება როგორც ზოგადი, ისე სპეციფიკური მეთოდები. ზოგადი მეთოდები გულისხმობს ულტრაიისფერი სპექტრომენტრიის ან ფლუორესცენტულ საღებავებთან ერთად ფლუორომეტრიის გამოყენებას. სპეციფიკურ მეთოდებში კი იგულისხმება კონკრეტული თანმიმდევრობის მიმართ სპეციფიკური პრაიმერებისა და ზონდების გამოყენება ფლუორესცენტული ან ელექტრონული დეტექციის მეთოდებით.
დისკრიმინაციული მეთოდები
დისცრიმინაციული მეთოდები გამოიეყენება ელექტროფორეზული ანალიზატორების მიერ, სადაც დნმ-ის მოლეკულის ფიზიკური სეპარაცია ეფუძნება მოლეკულის ზომასა და მოცულობას. გარდა ამისა, მიმართავენ დნმ-ის ჰიბრიდიზაციასაც. ჰიბრიდიზაციის მეთოდები ეფუძნება ერთჯაჭვიანი დნმ-ის მოლეკულის უნარს, შექმნას სპეციფიკური- ორ-ჯაჭვიანი ჰიბრიდები. ამ ანალიზატორებს მიეკუთვნება მყარი და თხევადი ფაზის ანალიზატორები და აგრეთვე, ჰიბრიდიზაციის მიკროანალიზატორები (დნმ-ანალიზატორები, დნმ-ჩიპები და ბიოჩიპები).
მთლიანი გენომის სეკვენირება
ამ მეთოდით ორგანიზმის მთელი გენომის დნმ-თანმიმდევრობის გამოვლენა ხდება, რაც ინდივიდის გენეტიკური ვარიაციის თაობაზე ყველაზე უფრო დეტალურ ინფორმაციას გვაწვდის. ინდივიდიუალიზებული მედიცინის გაჩენასთან ერთად მთლიანი გენომის სეკვენირება მნიშვნელოვან ეტაპადაა მიჩნეული პაციენტის მკურნალობის მეთოდების შერჩევისას. ამ მეთოდის მომხრეები ამტკიცებენ, რომ გენომის სეკვენირება აუცილებელია ჩატარდეს ყველა პაციენტში. ამჟამად უკვე ხელმისაწვდომია შესაბამისი ტექნოლოგიები და თუ მათ ხარჯთ-ეფექტურობასაც გავითვალისწინებთ, სავსებით შესაძლებელია, რომ უახლოეს ათწლეულებში გენომის სრული სეკვენირება ყველასათვის სავალდებულო გახდეს.
კლინიკური დიაგნოსტიკის მომავალი
გასული ხუთი ათწლეულის განმავლობაში ინოვაციებმა და ტექნოლოგიურმა პროგრესმა თანამედროვე კლინიკური ლაბორატორიების საქმიანობას, აღჭურვილობას და მუშაობის თავისებურებებს ჩაუყარა საფუძველი. მოსალოდნელია, რომ მომავალშიც გაგრძელდება ასეთი ტენდენცია. კლინიკურ დიაგნოსტიკაზე უცილობლად მოახდენს გავლენას მიღწევები ისეთ დარგებში, როგორებიცაა მიკროინჟინერია, რობოტიკა, მიკროფაბრიკაცია, მიკროჰიდროდინამიკა, მიღწევები მასალებში, კერძოდ კი მოლეკულურ დიაგნოსტიკაში. ალბათ დამეთანხმებით, რომ ამ ყველაფერზე თვალის დევნება ძალიან საინტერესოა. ჩვენ უკვე ჩვენი თვალით ვაკვირდებით იმას, თუ როგორც ცვლის და აფორმირებს თანამედროვე მედიცინას სხვადასხვა სფეროებში გაკეთებული აღმოჩენები.