ሜቲሊን ሰማያዊ በባዮፊልሞች ላይ፦ በብርሃን የሚነቃቁ የላቦራቶሪ ጥናቶች ምን ይለካሉ?

ባዮፊልም በፈሳሽ ውስጥ የሚንሳፈፉ ሕዋሳት ስብስብ አይደለም። መዋቅር ነው፦ በአንድ ወለል ላይ የተጣበቁ ሕዋሳት፣ ራሳቸው ባመነጩት ከፖሊሳካራይዶች፣ ከፕሮቲኖችና ከሕዋስ ውጭ ካለ DNA በተሠራ ማትሪክስ ውስጥ ተከብበው ይገኛሉ፤ ከውጭ ወደ ውስጥ ሲገባም የኦክሲጂንና የንጥረ ምግቦች መጠን ቀስ በቀስ ይለያያል። በፈሳሽ ውስጥ የተንሳፈፉ ባክቴሪያዎችን በደቂቃዎች ውስጥ የሚገድል ውህድ፣ እነዚያኑ ረቂቅ ሕዋሳት እንደ ፊልም ሲያድጉ ለምን ሊያሸንፋቸው እንደማይችል የሚያብራራው ይህ መዋቅር ነው። ስለ ሜቲሊን ሰማያዊና ባዮፊልሞች የሚቀርብ ማንኛውም አባባል ከዚህ መዋቅር አንጻር መነበብ አለበት፤ ምክንያቱም ወደ ሕዋሳቱ የሚደርሰውን የቀለም መጠንና ወደ ቀለሙ የሚደርሰውን የብርሃን መጠን የሚወስነው ማትሪክሱ ነው።

ይህ ግምገማ በትክክል ሦስት ምንጮችን ይሸፍናል። አንዱ መነሻ መረጃ ነው። ሁለቱ የላቦራቶሪ ሙከራዎች ናቸው። እነዚህን ሚናዎች ለይቶ መያዝ የዚህ ግምገማ ዋና ዘዴ ነው። ይህም በርዕሱ ላይ በተደጋጋሚ የሚፈጠረውን ስህተት፣ ማለትም በላቦራቶሪ ዕቃ ውስጥ የተገኘን ውጤት በሰው ላይ ኢንፌክሽንን ለማከም ማስረጃ እንደሆነ አድርጎ መጥቀስን ይከላከላል።

የመነሻ መረጃው ምንጭ ስለ ኬሚስትሪ ነው፣ ስለ መግደል አይደለም

ከሦስቱ ቀደም ብሎ የታተመው፣ በ2005 የወጣ ስለ ፌኖታያዚኒየም ለብርሃን ስሜታዊ ንጥረ ነገሮች እድገት የሚተርክ ግምገማ ነው። ሜቲሊን ሰማያዊ በ19ኛው ክፍለ ዘመን እንደ ቀለም ከነበረው አጠቃቀም እስከ የካንሰር ፎቶዳይናሚክ ሕክምና፣ በኋላም እስከ ፎቶዳይናሚክ ፀረ ተሕዋስያን ኬሞቴራፒ መነሻ ውህድነት ያደረገውን ጉዞ ይከታተላል። አስተዋጽኦው በመዋቅርና በእንቅስቃሴ መካከል ያለውን ግንኙነት ማብራራት ነው፦ በክሮሞፎሩ ላይ የሜቲል ቡድኖችን መጨመር በስብ ውስጥ የመሟሟት ዝንባሌን፣ የሲንግሌት ኦክሲጂን ምርትንና በብርሃን የመነቃቃት አማካኝነት ባክቴሪያን የመግደል ኃይልን ያሳድጋል፤ በተመሳሳይ ጊዜ ወደ ዝቅተኛ እንቅስቃሴ ያለው ሉኮ ቅርጽ የሚደረገውን የሪዳክሽን ሂደት ያዘገያል። ግምገማው የዘርፉን ችግርም በግልጽ ይገልጻል። አብዛኞቹ ሪፖርቶች መደበኛ በገበያ የሚገኙ ቀለሞችን ተጠቅመዋል፤ ከእነሱ የሚመነጩ አዳዲስ ውህዶች ልማት ግን በአንጻራዊነት አነስተኛ ነበር።

ይህን ግምገማ ለግንዛቤዎ የአሠራር ዘዴ ክፍል ይጠቀሙበት፦ ብርሃን ቀለሙን ወደ ከፍተኛ የኃይል ሁኔታ ያነቃቃል፤ ትሪፕሌት ሁኔታውም ከኦክሲጂን ጋር በዓይነት II የኃይል ሽግግር ተሳትፎ ሲንግሌት ኦክሲጂንን፣ ወይም በዓይነት I የኤሌክትሮን ሽግግር ራዲካሎችን ያመነጫል። ይህ በብዙ መንገዶች የሚፈጸም ጥቃት ነው መደበኛ የመቋቋም ዘዴዎች በፎቶዳይናሚክ መግደል ላይ በቀላሉ ለምን እንደማይሠሩ የሚያብራራው። ለሎጋሪዝማዊ ቅነሳ እንደ ማስረጃ አይጥቀሱት። እንዲህ ያለ ቅነሳ አልለካም። ከዚህ አሠራር ጀርባ ያለው ሰፊ የፎቶኬሚስትሪ መሠረት በፎቶዳይናሚክ ሕክምና ማስረጃዎች ስብስብ ውስጥ ተቀምጧል። አንድ የተወሰነ መብራት ሂደቱን ማስኬድ ይችል እንደሆነ የሚወስኑት የሞገድ ርዝመት መመሪያዎች ደግሞ ሜቲሊን ሰማያዊ ቀይ ብርሃንን እንዴት እንደሚወስድ በሚለው ጽሑፍ ተዳሰዋል።

ሁለት የባዮፊልም ሙከራዎች፣ ሁለት የተለያዩ የውጤት ጽንሰ ሐሳቦች

ሁለቱም የሙከራ ጥናቶች የሜቲሊን ሰማያዊን ፎቶዳይናሚክ እንቅስቃሴ በአፍ ውስጥ ባዮፊልሞች ላይ በ660 nm ይፈትሻሉ፤ ከዚህ ውጭ ግን በአብዛኛው ይለያያሉ። የተለያዩ የረቂቅ ሕዋሳት ማኅበረሰቦች፣ የተለያዩ ዕድሜዎች፣ የተለያዩ የቀለም አዘገጃጀቶች፣ የተለያዩ የብርሃን መጠኖች፣ ከሁሉም በላይ ደግሞ የተለያዩ የውጤት መለኪያዎች አሏቸው። ይህ ልዩነት የዚህ ጽሑፍ ዋና ነጥብ ነው፤ ከታች ባለው ለዚህ ጽሑፍ በተዘጋጀ የንጽጽር ሠንጠረዥም ተገልጿል።

የመጀመሪያው በ2024 የታተመ በድድ ሥር ያለ የበሰለ ባለብዙ ዝርያ ባዮፊልም የላቦራቶሪ ጥናት ነው። ሠላሳ ሦስት ዝርያዎች በካልጋሪ ባዮፊልም መሣሪያ ውስጥ ባሉ የፖሊስታይሪን ፒኖች ላይ አብረው እንዲያድጉ ተደርጓል። ኦክሲጂን በሌለበት ሁኔታ ምግብ ተሰጥቷቸው፣ ከ72 ሰዓታት በኋላ የማሳደጊያ ፈሳሹ ተቀይሮ፣ እድገታቸው በስም እስከ 7 ቀናት ተቀጥሏል። የሙከራ ሕክምናው 0.01 percent ነፃ ሜቲሊን ሰማያዊን፣ በ2 mm ርቀት ለ5 ደቂቃዎች በግምት 330 mW per square cm ኃይል ካለው 660 nm ቀይ LED ጋር መጠቀም ነበር። ይህን በማባዛት በግምት 99 J per square cm ይገኛል። ዲዛይኑ አራት ቡድኖች ያሉት ግልጽ የፋክቶሪያል ሙከራ ነው፦ ምንም ያልተደረገበት መቆጣጠሪያ፣ ያለ ብርሃን ቀለም፣ ያለ ቀለም ብርሃን፣ እና ቀለም ከብርሃን ጋር።

ሁለተኛው በ2021 የታተመ በመጀመሪያ ደረጃ የሚሰፍሩ የአፍ ውስጥ ረቂቅ ሕዋሳት ባዮፊልም የላቦራቶሪ ጥናት ነው። አራት የስትሬፕቶኮከስ ዝርያዎች 1 percent ሱክሮዝ ባላቸው 96 ጉድጓዶች ባሉት ሳህኖች ውስጥ ለ24 ሰዓታት አብረው እንዲያድጉ ተደርጓል። ለብርሃን ስሜታዊው ንጥረ ነገር ከቤታ ሳይክሎዴክስትሪን ናኖቅንጣቶች ጋር የተያያዘ ሜቲሊን ሰማያዊ ሲሆን፣ መጠኑ 4.65 micromolar ነበር። ይህ የማድረሻ አዘገጃጀት ቀለሙን በባዮፊልም እንቅፋቶች ውስጥ ለማስተላለፍ የታሰበ ነው። ሁለቱም የብርሃን ምንጮች በ660 nm ቀይ ብርሃን ለ90 ሰከንዶች የተጠቀሙ ቢሆንም፣ የብርሃን መጠኖቻቸው በእጅጉ ተለያዩ፦ ለሌዘር ቡድኑ 320 J per square cm፣ ለLED ቡድኑ ደግሞ 8.1 J per square cm ነበሩ። መቆጣጠሪያዎቹ ያለ ብርሃን ቀለም፣ ሌዘር ብቻ፣ LED ብቻ፣ የጨው ፈሳሽ አሉታዊ መቆጣጠሪያ፣ እንዲሁም እንደ ፀረ ተሕዋስያን ማነጻጸሪያ 0.2 percent ክሎርሄክሲዲን ያካትታሉ።

የ7 ቀናት፣ የ33 ዝርያዎች፣ ኦክሲጂን በሌለበት ሁኔታ የሚያድግ ማኅበረሰብና፣ የ24 ሰዓታት፣ የ4 ዝርያዎች፣ በመጀመሪያ የሚሰፍሩ ረቂቅ ሕዋሳት ፊልም የተለያዩ የመለኪያ ሥርዓቶች ናቸው። ከዚህ በኋላ የሚቀርቡትን ቁጥሮች አንድ ላይ በማምጣት አማካይ ማውጣት አይቻልም።

እያንዳንዱ ጥናት በእውነት ምን ለካ?

በበሰለው ባዮፊልም ጥናት፣ የውጤት መለኪያዎቹ በTTC ሪዳክሽን አማካኝነት በ485 nm የተነበበ የሜታቦሊክ እንቅስቃሴና፣ ለ33ቱ ዝርያዎች የተዘጋጁ መመርመሪያዎችን በመጠቀም በቼከርቦርድ DNA DNA ሃይብሪዳይዜሽን የተለካ የባክቴሪያ ብዛት ነበሩ። የማወቂያ ገደቡ በግምት 10,000 ሕዋሳት ነበር። ሕያው ረቂቅ ሕዋሳትን በማሳደጊያ ሳህን ማሳደግና መቁጠር፣ በክሪስታል ቫዮሌት የባዮማስ መጠን መለካት፣ ሕያውና የሞቱ ሕዋሳትን በምስል መለየት፣ ወይም ዳግም እድገትን መከታተል አልተደረገም። LED ብቻ ከLED ያልተጠቀሙ ቡድኖች አንጻር የሜታቦሊክ እንቅስቃሴን በግምት 50 percent ቀንሷል፤ ቀለም ከLED ጋር ደግሞ በግምት 55 percent ቀንሷል። ቀለም ብቻ ያገኘው ቡድን በስታቲስቲክስ ከምንም ያልተደረገበት መቆጣጠሪያ ጋር ተመሳሳይ ነበር። ከDNA በተገኙት ቆጠራዎች፣ ቀለም ብቻ፣ LED ብቻ፣ እና ቀለም ከLED ጋር ያገኙት ሦስቱም ቡድኖች ከመቆጣጠሪያው በስታቲስቲክስ ጉልህ በሆነ መጠን ዝቅ ያሉ ነበሩ፤ በሦስቱ መካከል ግን ጉልህ ልዩነት አልነበረም። ደራሲዎቹ የዚህን አንድምታ በቀጥታ ይገልጻሉ፦ ሕክምናዎቹ አስቀድሞ የተቋቋመውንና የተጣበቀውን ባለብዙ ረቂቅ ሕዋሳት ባዮፊልም አላጠፉም፤ የበሰለ በጥርስ ዙሪያ ያለ ባዮፊልም በሜካኒካዊ መንገድ መበታተን ያስፈልገዋል፣ ፎቶዳይናሚክ ዘዴውም ቢበዛ እንደ ተጨማሪ ድጋፍ ይሆናል።

በመጀመሪያ የሚሰፍሩ ረቂቅ ሕዋሳት ጥናት፣ የውጤት መለኪያው በመራጭ የማሳደጊያ ሚዲያዎች ላይ የተገኙ ሕያው ረቂቅ ሕዋሳት ሲሆን፣ በሎጋሪዝማዊ ሚዛን ተገልጿል። ያለ ብርሃን ቀለም ያገኘው ቡድን ከጨው ፈሳሽ ቡድኑ አልተለየም። በብርሃን የነቁት ሁለቱ ቡድኖች፣ ሌዘር ከታሸገ ቀለም ጋር እና LED ከታሸገ ቀለም ጋር፣ ከአሉታዊው መቆጣጠሪያ አንጻር ሕያው ረቂቅ ሕዋሳትን እስከ በግምት 4 log ቀንሰዋል። ይህ በዚያ መለኪያ 10,000 እጥፍ ወይም 99.99 percent ቅነሳ ነው፤ ሁለቱም ከክሎርሄክሲዲን በስታቲስቲክስ አልተለዩም። የብርሃን ብቻና ያለ ብርሃን የተደረጉ ሙከራዎች ውጤቶች እንደ የተለዩ፣ አስተማማኝ የlog ቁጥሮች አልቀረቡም። ስለዚህ ትክክለኛው ማጠቃለያ ጥናቱ የሚደግፈው ነው፦ በብርሃን የነቃው የታሸገ ቀለም ቅነሳውን አስገኝቷል፣ ያለ ብርሃን ያለው ቀለም አላስገኘም፣ የቅነሳውም መጠን በዚህ ወጣት ፊልም ሞዴል ውስጥ ከፀረ ተሕዋስያን ማነጻጸሪያው ጋር ተመሳስሏል።

ከሁለቱ ጥናቶች አንዱም ከሕክምና በኋላ ያለውን ዳግም እድገት፣ የቀረውን ባዮማስ፣ ወይም የማትሪክሱን መዋቅር አልለካም። የCFU ቅነሳ ስለ ቀረው ማትሪክስ ምንም አይናገርም። የሜታቦሊክ እንቅስቃሴ መቀነስ ስለ ተረፉት ሕዋሳት ምንም አይናገርም። የDNA ቆጠራ የትኞቹ ሕያው እንደሆኑ መናገር አይችልም።

የመለኪያ ሙከራና የውጤት መለኪያ ንጽጽር

ይህ ሠንጠረዥ የዚህ ጽሑፍ የንጽጽር መሣሪያ ነው። አንድ ጥናት ምን እንደሚያረጋግጥ ለማየት በረድፉ አቅጣጫ ያንብቡ፤ ከሁለቱ ጥናቶች አንዱም የማይመልሳቸውን ጥያቄዎች ለማየት ደግሞ በዓምዱ አቅጣጫ ወደ ታች ያንብቡ።

ሦስት ልዩነቶች ትኩረት ይገባቸዋል። በመጀመሪያ፣ በበሰለው ሞዴል የብርሃን ብቻ ቡድን ከሞላ ጎደል ለጠቅላላው የሜታቦሊክ ተጽእኖ ምክንያት ነው፤ ስለዚህ የ55 percent ቁጥሩ በቀለም አማካኝነት የተገኘ የመግደል ውጤት አይደለም። ሁለተኛ፣ በወጣቱ ሞዴል ያለ ብርሃን ያለው አዘገጃጀት ተጽእኖ የለውም፤ ውጤቱም ብርሃን ሲኖር ብቻ ይታያል። ይህ በብርሃን የመነቃቃት መለያ ነው። ሦስተኛ፣ ከDNA በተገኙ ቆጠራዎች ውስጥ የ80 percent ቅነሳ፣ ተለዋዋጩ ሕያው ረቂቅ ሕዋሳት ቆጠራ ቢሆን ብቻ በሒሳብ ከ0.7 log ጋር ይቀራረባል። እዚህ ግን ተለዋዋጩ ያ አይደለም፤ ስለዚህ እንደ ሎጋሪዝማዊ የመግደል መጠን ፈጽሞ መጠቀስ የለበትም። ተዛማጅ የጥርስ ባዮፊልም መረጃዎች በአፍ ውስጥ ባዮፊልምና የጥርስ ምርምር ስብስብ ውስጥ ተሰብስበዋል። በተለያዩ ጥናቶች መካከል ሞዴሎችን፣ የአሰጣጥ መንገዶችንና የውጤት መለኪያዎችን ለመለየት የሚያገለግለው አጠቃላይ ዘዴ ደግሞ በየላቦራቶሪ ዘዴዎች መመሪያ ውስጥ በዝርዝር ተገልጿል።

የባዮፊልም ጥናቶች የራሳቸው የንባብ መመሪያዎች ለምን ያስፈልጋቸዋል?

የሜቲሊን ሰማያዊ ባዮፊልም ውጤት፣ ከተገኘበት የሙከራ ሳህን ውጭ ትርጉም አለው ወይስ የለውም የሚለውን አራት ተለዋዋጮች ይወስናሉ።

የባዮፊልም ዕድሜና ማትሪክስ በመጀመሪያ ይመጣሉ። ዕድሜ የገፉ ፊልሞች የበለጠ ወፍራም ናቸው፣ በመካከላቸው ያሉ አገናኝ ትስስሮች የበለጠ ናቸው፣ ቀለም በውስጣቸው መግባትም የበለጠ አስቸጋሪ ነው። የ2021 ጥናት ደራሲዎችም የቀለም መግባትና በተደራጀ ባዮፊልም ውስጥ ያለው ደካማ የብርሃን ስርጭት ዋና ገደቦች እንደሆኑ ይጠቅሳሉ። እንደ በሳይክሎዴክስትሪን ማሸግ ያሉ የማጓጓዣ ስልቶች ይህንኑ ገደብ ለመፍታት የሚደረጉ ሙከራዎች ናቸው። ስለዚህ አዘገጃጀቱ ቀላል ዝርዝር ሳይሆን የሙከራ ተለዋዋጭ ነው።

የብርሃን መጠን ስሌት ሁለተኛ ይመጣል። እዚህ በአንድ የወለል ስፋት ላይ የሚደርሰው የብርሃን ኃይል መጠን፣ በተመሳሳይ የሞገድ ርዝመት ከ8.1 እስከ 320 J per square cm ሲሆን፣ ልዩነቱ ወደ አርባ እጥፍ ይደርሳል። በአንድ የወለል ስፋት ላይ በጊዜ አሃድ የሚደርሰው ኃይል ደግሞ ከ90 mW እስከ በርካታ W per square cm ይደርሳል። ተመሳሳይ የሞገድ ርዝመት ማለት ተመሳሳይ የብርሃን ተጋላጭነት ማለት አይደለም። ከሁለቱ ጥናቶች አንዱም የመጠንና የውጤት ግንኙነት ኩርባ ለመወሰን በቂ በሆነ ሥርዓታዊ መንገድ መጠኑን አልቀያየረም።

መቆጣጠሪያዎች ሦስተኛ ይመጣሉ። ያለ ብርሃን የቀለም ቡድን የሌለው ጥናት፣ ቀለሙ በራሱ የሚያስከትለውን መርዛማነት ሊያስወግድ አይችልም። የብርሃን ብቻ ቡድን የሌለው ጥናት ደግሞ ማንኛውንም ውጤት በብርሃን ከመነቃቃት ጋር ማያያዝ አይችልም። ሁለቱም ጥናቶች ሁለቱንም መቆጣጠሪያዎች ያካትታሉ፤ ይህም ጥንካሬያቸው ነው። የበሰለው ፊልም ጥናት የብርሃን ብቻ ቡድን ለምን አስፈላጊ እንደሆነ ያሳያል፦ ያ ቡድን ባይኖር፣ የሜታቦሊክ ውጤቱ የቀለሙ ተጽእኖ እንደሆነ ይነበብ ነበር።

የውጤት መለኪያዎች አራተኛ ይመጣሉ። ሕያውነት፣ ሜታቦሊዝም፣ የDNA ብዛት፣ ባዮማስ፣ መዋቅርና ዳግም እድገት ስድስት የተለያዩ አባባሎች ናቸው። እዚህ ካሉት ጥናቶች አንዱም ከሁለት በላይ አልለካም። በተለይ ዳግም እድገት በሁሉም አልተለካም፤ ስለዚህ የተጽእኖው መቀጠል የተረጋገጠ ሳይሆን ያልተለካ ነው።

ይህ ኢንፌክሽንን ስለ ማከም ምን አያረጋግጥም?

ከእነዚህ የሙከራ ዝግጅቶች አንዱም የደም ዝውውር፣ የበሽታ መከላከያ ሕዋሳት፣ የምራቅ ፍሰት፣ በድድና በጥርስ መካከል ያለው ፈሳሽ መታደስ፣ ወይም በሜካኒካዊ መንገድ ማጽዳትን አያካትትም። በሙከራ ጉድጓድ ውስጥ ያለው የቀለም ክምችት፣ በሰው ላይ በማንኛውም የአሰጣጥ መንገድ ከተሰጠ በኋላ በቲሹ ውስጥ የሚኖረው ክምችት አይደለም። ወጣት ወይም የበሰለ የላቦራቶሪ ፊልምን አንድ ጊዜ ለ5 ደቂቃዎች ወይም ለ90 ሰከንዶች ለብርሃን ማጋለጥ የሕክምና ኮርስ አይደለም። የበሰለው ፊልም ጥናት ደራሲዎች ራሳቸውም ፎቶዳይናሚክ ዘዴን፣ ራሱን የቻለ የማጥፋት ዘዴ ሳይሆን በሜካኒካዊ መንገድ ለማስወገድ ሊሰጥ የሚችል ተጨማሪ ድጋፍ በማለት ይህን ይገልጻሉ።

ትክክለኛው ማጠቃለያ የተወሰነ ወሰን ያለውና ጽኑ ነው። በብርሃን የነቃ ሜቲሊን ሰማያዊ፣ የበሰለ የላቦራቶሪ የአፍ ውስጥ ረቂቅ ሕዋሳት ማኅበረሰብን ሳያጠፋ፣ ሜታቦሊዝሙንና ከDNA የሚገኘውን ብዛት ሊቀንስ ይችላል፤ በዚያ የሙከራ ዝግጅት ውስጥም አብዛኛውን የሜታቦሊክ ተጽእኖ የሚያስከትለው ብርሃን ብቻ ነው። በብርሃን የነቃ፣ በሳይክሎዴክስትሪን የሚጓጓዝ ቀለም፣ በወጣት የላቦራቶሪ የስትሬፕቶኮከስ ፊልም ውስጥ ሕያው ረቂቅ ሕዋሳት ቆጠራን በብዙ የአስር እጥፍ ደረጃዎች ሊቀንስ ይችላል፤ ይህም በዚያው ሞዴል ከክሎርሄክሲዲን ጋር ተነጻጻሪ መጠን ነው። ከእነዚህ ሁለት ምልከታዎች አንዱ በሰው ላይ ላለ ኢንፌክሽን ይሠራ እንደሆነ ግን፣ በማድረሻ ዘዴ፣ በብርሃን ተደራሽነት፣ በኦክሲጂን፣ በአካል አወቃቀርና እነዚህ ሙከራዎች እንዲለኩ ባልተዘጋጁላቸው ክሊኒካዊ የውጤት መለኪያዎች ላይ ይወሰናል።