از کلیه مصنوعی تا اتوآنالایزر
دکتر فاطمه جوانی، فرادکتری، گروه بیوفیزیک، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس
دکتر حسین وزینی،استادیار دانشگاه آزاد اسلامی همدان
من یکی از بازماندگان قرن گذشته هستم، در سال 1918 یعنی آخرین سال جنگ جهانی اول به دنیا آمدم در آن هنگام از رادیو، تلویزیون و پروازهای مسافرتی خبری نبود، بیمه تأمین اجتماعی و خدمات پزشکی وجود نداشت و افراد ثروتمند فقط مالیات بر درآمد می‌پرداختند. بیماری‌هایی همچون آنفلوآنزا، گلودرد استرپتوککی، پنومونی، سل، فلج اطفال و فشارخون بالا همگی می‌توانستند منجر به مرگ بیمار شوند.
من یازده ساله بودم که بازار سهام سقوط کرد و دوران رکود بزرگ فرا رسید. در این دوره یک‌چهارم شاغلین بیکار شدند. گرانبهاترین چیز برای یک فرد این بود که شغلی داشته باشد. در سال 1940 من وارد دانشگاه شدم و در رشته بیوشیمی ثبت‌نام کردم. ویکتور مایرز سرپرست بخش بیوشیمی بود. او در اواخر دوران فعالیت شغلی‌اش بسر می‌برد و بسیار مایل بود که در مورد دوستان قدیمی خود یعنی Otto Folin و Stanlley Bendict و برخی افراد دیگر سخن بگوید. این‌ها کسانی بودند که برای آنالیز اجزای خون سعی بسیار نمودند و خون‌دل‌ها خوردند. درواقع این افراد نخستین شیمیست‌های بالینی به‌حساب می‌آیند. در آن هنگام PHمتر و اسپکتروفتومتر وجود نداشت.
دانسیته اپتیکال به‌صورت چشمی تخمین زده می‌شد و با استاندارد مقایسه می‌گردید. آنها مجبور بودند که پیپت‌ها را خودشان کالیبره کنند، کاری که البته چندان آسان نبود.
وقتی که من وارد این دپارتمان شدم بیشتر افراد از کالریمتر چشمی دوبوسک DuBosc استفاده می‌کردند، ولی ما یک کالریمتر Evelyn با فیلترهای شیشه‌ای داشتیم و نیز یک PHمتر Beckman که تازه به بازار آمده بود. هیچ روش مناسبی برای سنجش کمی ترکیب اسیدآمینه‌های پروتئین‌ها وجود نداشت. هیچکس از اهمیت بازهای پورین و پیریمیدین خبر نداشت. مجله بیوشیمی سالی یک بار با حجم کم منتشر می‌شد.
گمان نمی‌کنم که هیچ‌یک از ما در آن هنگام می‌دانستیم که در یک جریان رشد علمی و فناوری قرار گرفته‌ایم که با سرعتی تصاعدی رشد خواهد کرد. من بسیار خرسندم که در این دوران زندگی می‌کردم و نقشی بسیار بسیار کوچک در این دوران داشتم.
در سال 1941 مدرک فوق‌لیسانس خود را گرفتم و دوره PhD را شروع کردم. نامزدم جین در آن هنگام سال سوم پرستاری را طی می‌کرد. ما بنا داشتیم که در سال آتی ازدواج کنیم، اما ناگهان و بدون هیچ اطلاع قبلی ژاپنی‌ها بندر پرل هاربر را بمباران کردند. به یاد دارم که اوایل بعدازظهر یک روز شنبه این اتفاق افتاد. در آن هنگام من در اتاق نگهداری موش‌ها مشغول کار بودم. هنگام عصر وقتی با اتوموبیل فورد مدل 1936 خود به همراه جین مشغول رانندگی بودم تصمیم گرفتیم بدون معطلی زندگی مشترک خود را شروع نماییم. پنج روز پس از آن هنگام ازدواج کردیم و جین به اتاق اجاره‌ای من نقل‌مکان نمود.
اندکی پس از آن هردوی ما در آزمایشگاه Ben Venue مشغول کار شدیم. این آزمایشگاه قراردادی با ارتش داشت که بر مبنای آن پلاسمای لیوفیلیزه برای ارتش تهیه می‌کرد. جین مسئول گروهی از پرستاران بود که انباشت‌های پلاسما را تهیه کرده و در بطری‌های ترانسفوزیون توزیع می‌کردند. بطری‌ها به‌طور سطحی منجمد می‌شدند. من مسئول آن بودم که پلاسماها را از حالت انجماد به‌صورت خشک‌شده درآورم. این فرآیند یک پدیده جدید و کمتر شناخته‌شده بود. کار بسیار دشوار و پرمسئولیتی بود، اما بالاخره موفق شدیم که این فرآیند را پیاده کنیم.
در بهار 1943 خشک کردن پلاسما یک فرایند روتین شد. من مسئولینم را متقاعد کردم که اجازه پیوستن به ارتش و انجام خدمت سربازی مرا صادر کنند.
در فرصت سه‌ماهه‌ای که قبل از پیوستن به ارتش داشتم در شرکت SMA مشغول به کار شدم. در آنجا می‌بایست از محیط کشت حاوی ذرت به جداسازی و تخلیص پنی‌سیلین می‌پرداختیم. تمام آنچه به خاطر می‌آوردم این است که پنی‌سیلین را توسط آمیل استات استخراج کرده و سپس آن را در آب حل می‌کردیم. خوب به خاطر دارم که صبح یک روز یک‌شنبه بود که دکتر Paul gyory به آزمایشگاه ما آمد و درخواست پنی‌سیلین داشت. من محلول قهوه‌ای تیره‌ای را که به‌تازگی استخراج کرده بودم به او دادم. وی به بیمارستان برگشت و به کمک همان ماده توانست جان بیمارش را نجات دهد. آن لحظه برای من بسیار هیجان‌انگیز بود و هرگز فراموشش نمی‌کنم. کشف پنی‌سیلین احتمالاً بزرگ‌ترین کشف قرن بیستم به‌حساب می‌آید.
پس از طی دوره آموزش سربازی به یک کشتی مین‌یاب مأموریت یافتم. در آنجا به‌عنوان تفنگدار خدمت می‌کردم تا اینکه کشتی ما مورد اصابت اژدر قرار گرفت و ناچار در خلیج لینگایال در فیلیپین پهلو گرفتیم.
پس از پایان جنگ دوباره به دانشکده برگشتم. ویکتور مایر فوت کرده بود و جک لئونارد رئیس دپارتمان شده بود. یک روز جک با حالت هیجان‌زده وارد دانشکده شد. او مقاله‌ای در دست داشت که توسط یک پزشک آلمانی به نام Willem kolff نوشته شده بود. این دانشمند آلمانی یک کلیه مصنوعی اختراع کرده بود (شکل 1) که می‌توانست بیماران اورمیک را زنده نگاه دارد. این ماشین از یک استوانه چرخان تشکیل شده بود که بخشی از آن در یک تشت بزرگ قرار داشت. این تشت دارای لوله‌هایی از جنس سلوفان بود که داخل آنها محلول نمکی قرار داشت. خون بیمار را از شریان براکیال وارد دستگاه کرده و در اطراف این لوله‌های سلوفانی به حرکت وامی‌داشتند و پس از تسویه اوره و مواد سمی ناشناخته، از طریق وریدی به سیستم گردش خون بیمار بازمی‌گردانند.
من فکر کردم که می‌توانیم این کار را به نحو بهتری انجام دهیم. جک ایده مرا پسندید و بودجه آن را فراهم کرد و ما اولین کلیه را با استفاده از مواد لاتکس Sieberling ساختیم. این ماشین واحدهای متعددی داشت که معمولاً 12 عدد می‌شدند. هر واحد شامل یک جفت پد پلاستیکی با دو صفحه سلوفان بین آنها بود (شکل 2). خون بیمار توسط پمپ بین صفحات سلوفان حرکت می‌کرد و مایع دیالیزکننده در دو طرف بین صفحات سلوفان و پدهای لاستیکی جریان داشت. کلیرنس اوره بین 60 تا 80 میلی‌لیتر خون در دقیقه بود و پس از 6 تا 8 ساعت دیالیز می‌توانستیم بیمار اورمیک را به حالت نزدیک به نرمال بازگردانیم. بیماری را به یاد می‌آورم که در حالت کما بود اما پس از دیالیز برای صبحانه درخواست استیک داد. دستگاه ما اولین کلیه مصنوعی با صفحه تخت (1) بود که ساخت آن گام مهمی در توسعه دستگاه‌های دیالیز امروزی است. پس از دریافت PhD به‌عنوان مسئول آزمایشگاه شیمی بالینی در یک بیمارستان دانشگاهی مشغول به کار شدم. رئیس من در اینجا Joseph kahn بود. او و Harry Goldblatt نشان داده بودند که با کاهش جریان خون کلیه حیوانات می‌توان در آنها پرفشاری خون (هیپرتانسیون) ایجاد کرد (2). او همچنین نشان داد که افزایش فشارخون، ناشی از آزاد شدن مواد ناشناخته در جریان خون است (3). این اکتشاف نقطه شروعی برای دانش فعلی ما در زمینه هیپرتانسیون است. باید یادآوری کنم که در آن هنگام هیچ درمانی برای فشارخون وجود نداشت و مبتلایان به این بیماری به علت نارسایی کلیه و یا سکته مغزی و یا نارسایی قلبی تلف می‌شدند. مردان و زنان جوان بسیاری در دهه دوم یا سوم عمر خود به علت پرفشاری بدخیم و غیرقابل کنترل با زندگی وداع می‌کردند. Harry Goldblatt مستحق دریافت جایزه نوبل بود که از وی دریغ داشتند. مهم‌ترین سؤال برای کسانی که آن زمان به بحث پرفشاری علاقه‌مند بودند و یا بر روی آن کار می‌کردند این بود که ماهیت موادی که از کلیه ایسکمیک آزاد می‌شوند چیست. می‌دانستیم که در عصاره موادی که از کلیه آزاد می‌شوند ماده‌ای به نام رنین وجود دارد اما بسیاری تصور می‌کردند از آنجا که رنین اثرات تاکی‌فیلاکتیک دارد نمی‌تواند عامل ایجادکننده هیپرتانسیون باشد. گو اینکه پس از تزریق مکرر آن به حیوانات باعث افزایش فشارخون نمی‌شد.
Irvine page و Oscar Helmer(4) در آمریکا و Eduardo Braun-Menendez و همکارانش در آرژانتین به‌طور همزمان پی بردند که عصاره کلیه که حاوی رنین است چنانچه با پلاسمای خون مجاور گردد تولید یک ماده مقاوم به حرارت و قابل دیالیز می‌کند که امروزه ما این ماده را به نام آنژیوتنسین می‌شناسیم.
من و جو کان بدون هیچ‌گونه بودجه و با قرض گرفتن تجهیزات و مواد از هرکس که می‌توانستیم مصمم شدیم که به دنبال آنژیوتنسین در دیالیزیت خون سگ‌های مبتلا به هیپرتانسیون بگردیم (شکل 3). با استفاده از کلیه مصنوعی و پس از حدود 90 دقیقه دیالیز خون سگ‌ها را پاکسازی می‌کردیم. ما روشی ابداع کردیم که طی آن ضمن کاهش حجم دیالیزات از 300 میلی‌لیتر به یک میلی‌لیتر به خالص‌سازی آن می‌پرداختیم. این حجم کوچک در رت‌ها آزمایش شد (شکل 4). نتایج حاصله در جدول شماره 1 آمده است و نشان می‌دهد که مقادیر قابل‌توجهی از آنژیوتنسین در دیالیزات سگ‌های مبتلا به فشارخون وجود دارد درحالی‌که در سگ‌های غیرمبتلا تقریباً دیده نمی‌شود (6 و 7).
این شروع کار ما در خصوص هیپرتانسیون تجربی بود و تا زمان بازنشستگی من در سال 1988 ادامه یافت. بعد از مدتیWalter Marsh هم به ما پیوست اما اندکی بعد Kenneth Lenth جانشین وی شد. بعدها Harry Hochstrasser وFrederick Dorer به گروه ما پیوستند.
Ann Gould و Melvin Levine هم مدتی با ما کار کردند. دوست خوبم جو کان تا زمان بازنشستگی‌اش که اندکی قبل از بازنشستگی من بود مرا همراهی می‌کرد. دستاوردهای گروه ما را با مراجعه به دیاگرام ساده سیستم رنین آتژیوتنسین در شکل 5 می‌توان مشاهده کرد.
ما شروع به تخلیص آنژیوتنسین نمودیم و به‌زودی دریافتیم که درواقع دو فرم آنژیوتنسین یک و دو وجود دارد (8).
ما آنژیوتنسین I را به شکل خالص جدا کرده و ترکیب اسیدهای آمینه آن را مشخص نمودیم (9 و 10) سپس آنژیوتنسین II را به شکل خالص تهیه کرده و ترکیب و توالی اسیدهای آمینه آن را تعیین کردیم (11 و 12). علاوه بر آن دریافتیم که آنژیوتنسین I تحت تأثیر آنزیم مبدل آنژیوتنسین (13) به آنژیوتنسین II تبدیل می‌شود. این آنزیم را به شکل نسبتاً خالص تهیه کرده و دریافتیم که به‌وسیله یون کلر فعال می‌شود (14).
همچنین فهمیدیم که آنژیوتنسین I هیچ اثری بر روی فشارخون ندارد، درحالی‌که آنژیوتنسین II احتمالاً قوی‌ترین ماده افزاینده فشارخون است که مورد شناسایی واقع شده است (14).
ما رنین را از پلاسمای قورباغه به‌طور خالص تهیه کردیم و مشاهده نمودیم که دارای فرم‌های مختلفی است (15)، سپس به کمک تریپسین مولکول‌های رنین را شکستیم و سوبسترای پپتیدی تهیه نمودیم، ساختمان پپتید را مشخص کردیم و معلوم شد که یک tetradecapeptide است (16).
سنتز این ترکیب نشان داد که ساختمان آن را درست تشخیص داده‌ایم و یک مولکول خیلی فعال بدست آمد (17). درنهایت نه پپتید مختلف که هرکدام نشان‌دهنده بخش‌های مختلف مولکول پپتید بودند سنتز شدند و کینتیک واکنش آنها با رنین اندازه‌گیری شد (18). پس از آن مهارکننده‌های آنزیم مبدل (converting-enzyme) توسعه یافتند که به‌طور مؤثری در بدن (invivo)می‌توانستند سیستم رنین آنژیوتنسین را مسدود و محدود نمایند و به‌طور گسترده‌ای در کنترل هیپرتانسیون به کار گرفته شدند و نارسایی قلبی ناشی از اضافه‌بار را کاهش دادند.
هنگامی که به‌شدت مشغول تحقیق در خصوص فشارخون بودم مأمور شدم که آزمایشگاه بالینی یک بیمارستان هزار تختخوابی را راه‌اندازی نمایم. در آن هنگام 3 تا 4 تکنسین داشتم که خونگیری می‌کردند و سرنگ‌های شیشه‌ای را شستشو داده و استریل می‌نمودند و نیز سوزن‌ها و سایر وسایل شیشه‌ای را می‌شستند و استریل می‌کردند. ما کالریمترهایی با فیلترهای شیشه‌ای داشتیم که به‌تازگی جای کالریمتر دوبوسک را گرفته بودند. قدرت ترکیبی دی‌اکسید کربن به‌وسیله دستگاه مانومتریک van slyke اندازه‌گیری می‌شد که در طی آن به‌طور مکرر جیوه به اطراف می‌پاشید و موجب ترک بر روی سطح چوبی می‌شد. هر روز تکنسین‌های من صدها عملیات دستی را باید انجام می‌دادند که در طی آن به گفتگو درباره بازی بیسبال یا واکس کفششان هم می‌پرداختند. یک تکنسین بسیار خوب به نام Al nagy داشتیم. او تنها کسی بود که می‌توانست به‌طور همزمان هم پیپ بکشد و هم محلولی را پیپت کند.
من راجع به کیفیت نتایج نگران بودم. نمونه‌های مجهول را در هر سری از آزمایش‌ها قرار می‌دادم و اغلب خطا‌های بسیار بدی را کشف می‌کردم. از طرفی حجم کارهای دستی بسیار زیاد بود و من در آرزوی دستگاهی بودم که بتواند آزمایش‌ها را بدون خطا انجام دهد.
یک روز ناگهان به فکرم رسید که آزمایش‌ها را به‌جای آنکه به‌طور گروهی (batchwise) و منقطع انجام دهیم می‌توانیم به‌صورت یک جریان پیوسته هدایت کنیم. ایده خود را با جو کان در میان نهادم. او مرا تشویق کرد که چنین دستگاهی را بسازم و پول موردنیاز برای شروع کار را به من وام داد. نمی‌توانستم در برابر پیشنهاد وی مقاومت کنم، اما این فقط شروع کار بود. در مجموع جو 5000 دلار به من قرض داد که 3500 دلار آن صرف صورت‌حساب وکیل شد. بدون حمایت مالی و معنوی جو نمی‌توانستم اتوآنالایزر را بسازم. من وسایل لازم را خریداری کردم و مدل اولیه دستگاه را ساختم که در زیرزمین خانه‌ام شب‌ها و آخر هفته‌ها بر روی آن کار می‌کردم. نتیجه اولیه دستگاهی شد که در شکل 6 ملاحظه می‌کنید. بطری‌های کوچک در سمت راست کالیبراتورهای اوره هستند و بطری‌های بزرگ حاوی معرف‌ها می‌باشند. یک پمپ انگشتی پریستالتیک نیز در سمت چپ دیده می‌شود. لوله‌های پلی‌اتیلن از پمپ به سمت مارپیچ‌های مخلوط‌کننده امتداد یافته، یک دیالایزر و کالریمتر کولمن هم وجود دارد که با خم دادن یک پیپت برای آن فلوسل درست کرده بودم. نمونه‌ها را به‌طور دستی به دستگاه می‌دادم و نتایج کالریمتری را هر 15 ثانیه یک‌بار یادداشت می‌کردم. پس از ترسیم نتایج کالریمتری دریافتم که ایده من می‌تواند درست کار کند.
مدل دوم را در شکل 7 می‌بینید. روش، کالیبراتورها، معرف‌ها و پمپ و دیالایزر درست مثل مدل یک است. لوله‌ها از جنس پلی‌اتیلن با قطر 030/0 اینچ هستند. شیارهای دیالایزر مربع شکل و به ابعاد 030/0 در 030/0 اینچ می‌باشند. کالریمتر را خودم طراحی کردم که یک لامپ رشته‌ای 6 ولت دارد که از یک ترانسفورماتور با ولتاژ ثابت تغذیه می‌شود و فیلترهای آن از جنس شیشه است. ابعاد فلوسل 020/0 اینچ در 2 سانتی‌متر است. آشکارساز آن یک لامپ فتومولتی‌پلایر است. خروجی لامپ به یک رکوردر پتاسیومتریک 10 mv صنعتی هدایت می‌شود.
از همان ابتدا تلاش کردم که مانع از ورود هوا در مسیر جریان گردم. وقتی که نمونه‌ها عوض می‌شدند دقت می‌کردم که با فشردن لوله مکش، مانع ورود هوا شوم. به‌ندرت پیش می‌آمد که لوله مکش را فشار ندهم و حباب هوا بین نمونه‌ها داخل گردد. در این قضیه متوجه شدم که جداسازی نمونه‌ها به کمک حباب هوا خیلی بهتر انجام می‌شود. پس از آن بین دو نمونه، حباب هوا داخل می‌کردم و اندکی بعد حتی هنگام نمونه‌برداری و داخل مجرای دیالیزات نیز حباب هوا را به کار می‌گرفتم.
دیاگرام شکل 8 تغییراتی را که من در روش اندازه‌گیری اوره ایجاد کردم، نشان می‌دهد. نمونه با اوره‌آز انکوبه می‌شود و آمونیوم آزادشده وارد جریان دیالیزات می‌گردد که پس از آن به روش نسلر واکنش داده و به‌سوی کالریمتر هدایت می‌شود.
در شکل 9 نتایج خوانش چهار کالیبراتور اوره را با غلظت‌های متفاوت و در فواصل زمانی 90 ثانیه مشاهده می‌کنید. گرچه ثبات در منحنی سریعاً به دست می‌آید، اما نویز هم وجود دارد. برای تخمین میانگین مقادیر پیک به‌سادگی یک خط از میان آن مقادیر عبور دادم.
نتایج تیپیک را می‌توان در جدول 2 ملاحظه کرد که در مقایسه با روش دستی معمول در آن زمان رضایت‌بخش است. نزدیک بودن مقادیر بالا در دو روش دستی و دستگاهی جالب‌توجه است.
در آن هنگام من امتیاز دستگاهم را به یک شرکت کوچک اما معتبر واگذار نمودم. مدل را به همراه دست‌نوشته‌ها و طرح‌هایم برای آنها فرستادم. متأسفانه تصور آنها این بود که من دستگاه را به‌صورت نهایی و بازارپسند به آنها تحویل خواهم داد و من نیز گمان می‌کردم که خود آنها محصول را نهایی کرده و به بازار عرضه خواهند نمود.
پس از چند ماه شراکت ما بهم خورد. سهم من یک جعبه ضدزنگ خالی و یک جعبه پر از قطعات و خرده‌ریز شد.
در این هنگام من بسیار ناامید و دل‌شکسته شدم و تمامی آن وسایل را به اتاق زیرشیروانی منتقل کردم، اما همسرم جین گفت که نباید ناامید شوی و با تشویق وی من مدل III را ساختم (شکل 10). بیشتر قطعات همان قطعات قبلی بودند اما یک سمپلر اتوماتیک، یک دیالایزر جدید، یک کالریمتر و بن‌ماری هم به آن اضافه شده بود. مدل III قادر بود اوره و گلوکز را با روش فری‌سیانید و کالریمتری معکوس اندازه‌گیری کند.
پس از آن در تلاش برای بهبود کیفیت، مدل IV را ساختم. این دستگاه را در شکل 11 ملاحظه می‌کنید. کالریمتر آن را باز هم خودم طراحی کرده بودم. درب کالریمتر را در قسمت چپ تصویر می‌بینید. سمپلر آن مشابه مدل IIIاست، مدل IV هم‌اکنون در مؤسسه Smithsonian نگهداری می‌شود.
در این زمان به‌شدت در پی آن بودم که شرکتی را بیابم تا بهسازی، تولید و فروش این دستگاه را عهده‌دار شود. شرکت‌های بسیاری مرا ناامید ساختند. به‌نظر می‌رسید که هیچ شرکتی طالب این وسیله نیست. به جین گفتم اگر من یک خشت طلا هم داشته باشم قادر به فروش آن نخواهم بود چرا که هیچکس باور نمی‌کند که آن طلاست. بسیار ناامید بودم. درنهایت شخصی که یک شرکت بسیار کوچک و با منابع محدود داشت پیشنهاد همکاری ارائه داد. من و جین در خصوص این موضوع بسیار باهم صحبت کردیم و درنهایت به این نتیجه رسیدیم که بهتر است این پیشنهاد را قبول کنم. روز جمعه‌ای بود که قرارداد را که امضا کرده بودم در جیبم گذاشتم تا آن را پست کرده و به سر کارم بروم.
در همان روز نماینده شرکت تکنیکون که Ray Roesh نام داشت به آزمایشگاه آمد. او چیزهایی در خصوص این دستگاه شنیده بود و از من خواست که روز دوشنبه آن را به نیویورک ببرم. او بسیار مصر بود و نتوانستم خودم را از شرش خلاص کنم، لذا نهایتاً درخواست وی را پذیرفتم و قرارداد امضاشده که در جیبم بود به فراموشی سپرده شد.
به کمک جین اتوآنالایزر را در ماشین فورد مدل 1949 خود بار زدیم، دختر کوچکمان لورا را پیش مادربزرگش گذاشتیم و خود راهی نیویورک شدیم. آنها ما را در هتل والدروت اسکان دادند. صبح دوشنبه به‌سوی Bronx رانندگی کردیم. با آسانسور دستگاه را به طبقه ششم که دفتر تکنیکون در آن مستقر بود رساندیم. دستگاه را راه‌اندازی کرده و من و جین از یکدیگر خون گرفتیم و در جایگاه نمونه قرار دادیم. من به آنها چیزی نگفتم. وقتی که پیک‌ها بر روی رکوردر ظاهر شدند، اندی فراری و همکارانش شروع به صحبت در مورد چگونگی تولید این دستگاه نمودند. نهایتاً چند ماه بعد قرارداد آن را با شرکت تکنیکون منعقد نمودم.
در آن هنگام مالک شرکت تکنیکون Edwin C. Weiskopf بود که خانواده وی از آلمان به آمریکا مهاجرت کرده بودند. آنها در آلمان به کار تولید دماسنج مشغول بودند. آقای Weiskapf در سال 1968 فوت کرد و پسرش جک مالک کمپانی شد. وقتی من آنها را ملاقات کردم محصول اصلی‌شان یک دستگاه اتوماتیک رنگ‌آمیزی بافت بود که توسط Harry Goldblatt اختراع شده بود. آنها مردمان خوبی بودند که تلاش می‌کردند محصولی بسازند که بتوانند به آن افتخار کنند. من هرگز مشاجره و بحثی با آنها نداشتم. اعتبار جک به او کمک کرد که بتواند مؤسسه Whitehead Biomedical را بنیان نهد.
تکنیکون سه سال وقت صرف کرد تا اولین اتوآنالایزر تک کاناله را در سال 1957 به بازار عرضه کند (19).
ده اتوآنالایزر اول هرکدام به بهای 3200 دلار فروخته شدند و به آزمایشگاه‌های منتخب کشور راه یافتند. تصور من این بود که این مبلغ خیلی گران است و کسی آن را نمی‌خرد اما من اشتباه می‌کردم. پس از آن تکنیکون سفارش‌های زیادی دریافت کرد. این یک موفقیت بزرگ بود.
در عرض یک سال کمپانی Coleman آنالایزری به بازار عرضه کرد که تعدی آشکار به حق اختراع من بود. تکنیکون علیه کولمن شکایت کرد. پرونده در دادگاه فدرال در شیکاگو مطرح شد. من سه روز پیاپی در جایگاه شهود قرار داشتم و روزهای بسیار سختی بود. درنهایت شرکت تکنیکون پیروز این محکمه شد. فروش تکنیکون افزایش یافت و به‌زودی تمام آزمایشگاه‌های کشور از جمله آزمایشگاه خود من یک دستگاه یا بیشتر اتوآنالایزر داشتند.
به‌زودی دریافتم حتی اگر چند دستگاه تک کاناله اتوآنالایزر داشته باشیم باز هم بسیاری از فعالیت‌ها را باید به‌طور دستی انجام دهیم و احتمال خطای بسیاری به‌ویژه در مرحله محاسبه نتایج و مدیریت داده‌ها وجود دارد (جدول 3). ما به دستگاهی نیاز داشتیم که بتواند تمامی آزمایش‌ها را بر روی یک نمونه انجام داده، نتایج را محاسبه نموده و آنها را بر روی کاغذ ثبت کند.
من با اختصاص عصرها و تعطیلات آخر هفته اولین نمونه چنین دستگاهــــــــــــــی را به کمک Harry Hochstrasser در زیرزمین خانه‌ام ساختم. شکل 12 دستگاه را از نمای بالا نشان می‌دهد که 4 پمپ، یک دیالایزر، یک گرمخانه 95درجه سانتیگراد، فلیم فتومتر و چند کالریمتر دارد. رکوردر در این تصویر مشخص نیست.
از زاویه دیگر (شکل 13) رکوردر اولیه، تجهیزات کالیبراسیون، رکوردر ثانویه و نتایج آزمایش دیده می‌شود.
دیاگرام دستگاه در شکل 14 نشان داده شده است. آلبومین به‌طور مستقیم بر روی سرم رقیق شده و با استفاده از رنگ HABA اندازه‌گیری می‌شد. بقیه نمونه از دیالایزر عبور می‌کرد و محصول غیرقابل دیالیز برای سنجش پروتئین و Co2 به‌کار می‌رفت. محصول دیالیزشده برای سنجش گلوکز و اوره به‌کار رفته و کلر، سدیم، پتاسیم نیز توسط فلیم فتومتر اندازه‌گیری می‌شد.
تغییرات رنگی ناشی از واکنش‌ها به‌طور هیدرولیک و به‌وسیله مارپیچ‌های تأخیری، مرحله‌بندی شده و لذا پیک‌های یک نمونه به ترتیب به دستگاه کالریمتر وارد شده و به ترتیب هم ثبت می‌شدند (شکل 15 ).
اولین آنالیزور چندگانه در سال 1964 وارد آزمایشگاه‌های بالینی شد (20). این دستگاه نتایج عالی داشت اما تنها 20 نمونه را در هر ساعت می‌توانست آزمایش کند. این دستــــــگاه ایده اولیه تولید اتوآنالایزر
SMA 12/60 (شکل 16) را فراهم ساخت. دستگاه اخیر بسیار پرکار بود. در آزمایشگاه خود من که مربوط به یک بیمارستان 1000 تختخوابی بود، دستگاه 12/60 با یک نفر اپراتور اکثر آزمایش‌ها را ظرف 6-4 ساعت به پایان می‌رساند. یک نمونه نتیجه آزمایش با دستگاه SMA 12/60 در شکل 17 دیده می‌شود.
دستگاه 60/12 اولین نمونه در نوع خود بود که حباب‌های هوا را به‌طور منظم و کنترل‌شده (بین نمونه‌ها) وارد می‌کرد که باعث کاهش نویز شده و امکان انجام 60 نمونه را در ساعت فراهم می‌کرد. این محصول نتیجه کار Bill Smythe در شرکت تکنیکون بود و پیشرفت مهمی به‌حساب می‌آمد در این دستگاه از جریان پیوسته استفاده نشده بود و آزمایش‌ها مستقل از یکدیگر بوده و به‌طور هیدرولیک فازبندی می‌شدند.
نقطه اوج این سری از اتوآنالایزرها، SMAC بود که 20 آزمایش بر روی هر نمونه با فواصل زمانی 20 ثانیه انجام می‌داد (شکل 18). استفاده از کامپیوتر نیاز به فازبندی هیدرولیکی را حذف کرده و محاسبه و چاپ نتایج را ساده کرده بود. SMAC یک دستگاه خیلی گران بود و قیمت آن به 200/000 دلار می‌رسید، اما در یک آزمایشگاه که تعداد نمونه آن بالا بود هزینه انجام آزمایش برای هر نمونه به 3-2 دلار و به ازای هر تست 15-10 سنت می‌شد. در دهه 1940 هزینه انجام یک آزمایش قند خون حدود 6-5 دلار بود. SMAC دستگاه بسیار موفقی بود و در سراسر دنیا به فروش رسید. نقطه‌ضعف آن فقدان قدرت انتخاب بود؛ به عبارت دیگر به درخواست پزشک توجه نمی‌کرد و همه آزمایش‌ها را بر روی یک نمونه انجام می‌داد، اما نظر خود من این بود که انجام 20 آزمایش مختلف بر روی هر نمونه (که تقریباً همیشه شامل تست‌هایی است که پزشکان نیاز دارند) ارزن‌تر از آن می‌شود که بخواهم نمونه‌ها را تفکیک کنیم و مطابق درخواست پزشک برای آنها آزمایش انجام دهیم. علاوه بر این بر اساس کارآزمایی که Ralph Thiers و همکارانش انجام دادند انجام آزمایش‌های مختلف اغلب موجب ارائه اطلاعات غیرمنتظره به پزشک معالج می‌شود (21).
اما تکنیکون به خواست بازار حساس بوده و لذا تغییراتی در SMAC ایجاد کرد که اپراتور بتواند تنها آزمایش‌هایی را که پزشک درخواست کرده است را وارد کند و پرینت بگیرد. سایر آزمایش‌ها هم انجام می‌شد اما پرینت گرفته نمی‌شد و از آنها صرف‌نظر می‌گردید، لذا دیگر پزشک معالج در مواجهه با نتایج غیرمنتظره آزمایش‌های ناخواسته قرار نمی‌گرفت.
تکنیکون تلاش کرد تغییراتی در دستگاه بدهد که تنها به انجام آزمایش‌هایی بپردازد که اپراتور درخواست کرده است. علیرغم تلاش‌های فراوان و صرف هزینه بسیار این طرح به نتیجه نرسید. آنها زود ناامید شدند و فرض را بر این گذاشتند که این دیگر آخر دستگاه اتوآنالایزر است.
اندکی پس از آن جک وایتمر، شرکت تکنیکون را به Revlon فروخت و پس از آن من دیگر به آنجا نرفتم.
کمک من به پروژه Continouous flow analysis با ساخت اولین دستگاه SMAC در سال 1964 پایان یافت. بیشتر کارها و یافته‌های من در خصوص فشارخون نیز مربوط به قبل از این تاریخ است.
در اواسط دهه 1970 کاملاً پذیرفته شده بود که فشارخون بیشتر بیماران مبتلا به پرفشاری مربوط به آنزیم رنین است که آن را می‌توان در خون بیمار اندازه گرفت (شکل 5)، اما گروهی از بیماران هستند که مقدار رنین در خون آنها کم است یا اصلاً وجود ندارد. من در فکر کشف مکانیسم افزایش فشارخون در این گروه از بیماران بودم. من تا زمان بازنشستگی‌ام در 1982 به کمک جو کان، کن لنتز و ریک دورر بر روی این موضوع کار کردم و پس از آن نیز به کمک دستیار خوبم Rosean Eadie (شکل 16) این کار را ادامه دادم.
پس از 6 سال تحقیق به این نتیجه رسیدم که پرفشاری خون همراه با میزان کم رنین از طریق مرموزی به‌وسیله رنین یا اشکال تغییریافته آن ایجاد می‌شود، بی‌آنکه مقدار رنین خون در حد قابل‌توجهی افزایش یافته باشد (22). پس از آن به این نتیجه رسیدم که برای حل این مسئله نیازمند یک عمر دوباره هستم و به این سادگی‌ها نمی‌توان آن را حل کرد، لذا برای بار دوم در سال 1988 خود را بازنشسته کردم.
این مقاله ترجمه‌ای است از:
Persistence . . . and Prayer: From the Artificial Kidney to the AutoAnalyzer
Leonard T. Skeggs, Jr.
Clinical Chemistry 46:9
1425-1436 (2000)
منابع:
- Skeggs LT Jr, Leonards JR, Heisler CR. Artificial Kidney. II.
Construction and operation of an improved continuous dialyzer.
Proc Soc Exp Biol Med 1949;72:539.
- Goldblatt H, Lynch J, Hanzal RF, Summerville WW. Studies on
experimental hypertension. I. The production of persistent elevation
of systolic blood pressure by means of renal ischemia. J Exp
Med 1934;59:347
- Goldblatt H. The renal origin of hypertension. Physiol Rev 1947;
27:120.
- Page IH, Helmer OM. A crystalline pressor substance (angiotonin)
resulting from the reaction between renin and renin activator. J
Exp Med 1940;71:29.
- Braun-Menendez E, Fasciolo JC, Leloir LF, Munoz JM. The substance
causing renal hypertension. J Physiol 1940;98:283.
- Kahn JR, Skeggs LT Jr, Shumway NP. The isolation of hypertensin
from the circulating blood of dogs by dialysis in an artificial kidney.
Circulation 1950;2:363.
- Skeggs LT Jr, Kahn JR, Shumway NP. The isolation of hypertensin
from the circulating blood of normal dogs with experimental renal
hypertension by dialysis in an artificial kidney. Circulation 1951;
3:384.
- Skeggs LT Jr, Marsh WH, Kahn JR, Shumway NP. The existence of
two forms of hypertensin. J Exp Med 1954;99:275.
- Skeggs LT Jr, Marsh WH, Kahn JR, Shumway NP. Amino acid
composition and electrophoretic properties of hypertensin I. J Exp
Med 1955;102:435.
- Skeggs LT Jr, Marsh WH, Kahn JR, Shumway NP. The purification
of hypertensin I. J Exp Med 1954;100:363.
- Skeggs LT Jr, Kahn JR, Shumway NP. The purification of hypertensin
- J Exp Med 1956;103:301.
- Skeggs LT Jr, Lentz KE, Kahn JR, Shumway NP, Woods KR. The
amino acid sequence of hypertensin II. J Exp Med 1956;104:193.
- Lentz KE, Skeggs LT Jr, Woods KR, Kahn JR, Shumway NP. The
amino acid composition of hypertensin II and its biochemical
relationship to hypertensin I. J Exp Med 1956;104:183.
- Skeggs LT Jr, Kahn JR, Shumway NP. The preparation and function
of the hypertensin-converting enzyme. J Exp Med 1956;103:295.
- Skeggs LT Jr, Lentz KE, Hochstrasser H, Kahn JR. Purification and
partial characterization of several forms of hog renin substrate. J
Exp Med 1965;118:73.
- Skeggs LT Jr, Kahn JR, Lentz KE, Shumway NP. The preparation,
purification and amino acid sequence of a polypeptide renin
substrate. J Exp Med 1957;106:439.
- Skeggs LT Jr, Lentz KE, Kahn, JR, Shumway NP. The synthesis of
a tetradecapeptide renin substrate. J Exp Med 1958;108:183.
- Skeggs LT, Lentz KE, Kahn JR, Hochstrasser H. Kinetics of the
reaction of renin with nine synthetic peptide substrates. J Exp Med
1968;128:13.
- Skeggs LT Jr. An automatic method for colorimetric analysis. Am J
Clin Pathol 1957;28:311.
- Skeggs LT Jr, Hochstrasser H. Multiple automatic sequential
analysis. Clin Chem 1964;10:918.
- Bryan DJ, Wearne JL, Viau A, Musser AW, Schoonmaker FW, Thiers
- Profile of admission chemical data by multichannel automation:
an evaluative experiment. Clin Chem 1966;12:137±43.
- Skeggs LT Jr, Dorer FE. Incorporation of renin into the tissues of
the rabbit. Am J Hypertens 1989;2:768±79.
چک‌لیست ارزیابی و مقایسه دستگاه‌های ایمونوآنالایزر، سل‌کانتر و اتوآنالایزر
برای دانلود پی دی اف بر روی لینک زیر کلیک کنید
ورود / ثبت نام