علم الخلايا الفردية:
يعد تتبع وفهم التباين من خلية إلى أخرى أمرًا أساسيًا لبيولوجيا الأنظمة وعلم الخلايا والنمذجة الحسابية، حيث تسمح الزيادة السريعة في تعقيد الأداة بتحليل عدد متزايد من المعلمات في وقت واحد، وتعد زيادة السرعة للقياسات متعددة العوامل ذات أهمية رئيسية للحصول على بيانات فعالة من حيث الوقت وتحليل بيانات هادف، إذ يؤدي تقليل حجم العينة للتحليل إلى خفض تكلفة الكواشف وتقليل الوقت اللازم للتحليل.
اختبار نقطة الرعاية هو الهدف من مناهج التشخيص السريري الحالية ومع ذلك، فإن القيود المفروضة على التقنيات التقليدية القائمة على الخلايا، مثل (FCM) والتصوير أحادي الخلية تجعل التحليل الديناميكي عالي الإنتاجية للعمليات الخلوية وشبه الخلوية مملاً ومكلفًا للغاية.
إن تقليص حجم الأدوات عالية التقنية لتوافرها على نطاق واسع هو الهدف الرئيسي للتشخيصات الحديثة، ويتم تحقيق مفهوم تقليص حجم العينة من خلال (lab-on-a-chip)، وهو نهج يتطلب تطويرات جديدة للرقائق الدقيقة بما في ذلك الموائع الدقيقة وإنشاء الإشارات وأجهزة الكشف الدقيقة، ويعد تطوير مختبر الموائع الدقيقة على رقائق أحد أكثر الأساليب ابتكارًا وفعالية من حيث التكلفة تجاه علم الخلايا المتكاملة، كما تعد هذه الأجهزة بتكاليف منخفضة بشكل كبير وزيادة الحساسية وإنتاجية عالية جدًا من خلال تنفيذ معالجة العينات المتوازية.
تقنيات الموائع الجزيئية:
تظهر تقنيات موائع جزيئية (LOC) كحلول غير معقدة نسبيًا وفعالة للقياس الخلوي الحديث وعلم الخلايا الفردية، والأهم من ذلك أنها توفر غالبًا وظائف وحساسية لا يمكن تحقيقها بسهولة في كثير من الأحيان باستخدام أي منصات تحليلية تقليدية، وهناك سبب للاعتقاد بأن التقدم في تقنيات (LOC) الجديدة هو مجرد مقدمة للتحول الرئيسي في مجال القياس الخلوي.
لا تزال هناك تحديات رئيسية تنتظر وتشمل التكامل على الرقاقة وتبسيط العديد من المكونات الوظيفية، حيث سيكون التضمين القوي في البنية التحتية للمختبرات السريرية والبحثية وتوحيد مقاييس (LOC) المبتكرة خطوة مهمة نحو التوسع السريع لهذه التقنيات التمكينية.
إن الظهور الأخير في السوق للمعدات الدقيقة سهلة الاستخدام يبشر بوصول عصر جديد في مجال القياس الخلوي، حيث أن التقنيات الموصوفة سيكون لها قريبًا آثار مباشرة على توفير التكلفة والوقت التي تلعب دورًا متزايدًا في خطوط أنابيب فحص الأدوية الصناعية.
يتوقع أن نضج تقنيات الموائع الدقيقة هذه في شكل أنظمة تمكين سهلة الاستخدام ومتكاملة ستجذب اهتمامًا متزايدًا من المجتمعات الصيدلانية الحيوية والأكاديمية وستساعد في تقليل نفقات تطوير الأدوية مع زيادة الإنتاجية ومحتوى المعلومات.
التكنولوجيا الحيوية النانوية:
تم استخدام مصطلح علم الوراثة الخلوية بشكل كلاسيكي لدراسات الجوانب الخلوية للوراثة واستخدم بشكل أساسي لوصف بنية الكروموسوم وتحديد التشوهات المتعلقة بالمرض، حيث يمكن الآن تضمين علم الوراثة الخلوية تحت مصطلح علم الخلايا، مما يعني أنه يتم الحصول على المعلومات الهيكلية والوظيفية من خلال تحليل النمط الظاهري للخلية الجزيئية للأنسجة والأعضاء والكائنات الحية على مستوى الخلية الواحدة.
يتم تنظيم الجزيئات في الخلية بأبعاد نانومترية، حيث يعد تصور التغيير الديناميكي في هذه الجزيئات ودراسة وظيفة الخلايا أحد التحديات في علم الأحياء النانوي، إذ أن الجزيء المفرد هو البنية النانوية المطلقة، كما يعد الفحص المجهري أحادي الجزيء والتحليل الطيفي بعض التقنيات المستخدمة لدراسة الجزيئات المفردة.
إن فحوصات العلامات الحيوية لمرض الزهايمر المستندة إلى الخلايا بسيطة وغير مكلفة وغير جراحية أو ذات تدخل طفيف في الطبيعة، ولديها إمكانية استخدامها ليس فقط كمؤشرات حيوية لمرض الزهايمر قبل السريري للبحث، ولكن أيضًا للفحص المجتمعي والتشخيص في المكتب والتقييم لفعالية العلاج في المرضى وفي بيئة التجارب السريرية ومع ذلك، فإن المزيد من التحقق من الصحة والتوحيد القياسي والدراسات التنموية متعددة المراكز ضمن مجموعات كبيرة ضرورية قبل أن يمكن ترجمة اختبارات العلامات الحيوية لمرض الزهايمر المستندة إلى الخلايا المحيطية إلى رعاية إكلينيكية.
حقق علم الحياة تقدمًا كبيرًا في النظريات الجديدة والتقنيات الجديدة، حيث ظهرت سلسلة من (omics) لا سيما علم الجينوم والبروتيوميات وعلم الخلايا، مما يوفر فرصًا وتحديات لمبيدات الحشرات السامة للخلايا، ومع زيادة عدد جينومات الحشرات المتسلسلة تطور تفسير علم السموم الخلوي لمبيدات الحشرات على المستوى الجزيئي بسرعة.
من خلال مقارنة الجينومات أو البروتينات للخلايا الطبيعية والمرضية التي تسببها مواد مبيدات الحشرات، فإن بعض البروتينات والجزيئات المحددة تمثل أهدافًا لتصميم مبيدات آفات جديدة أو تقدم تعليمات لمبيدات حشرية انتقائية، وبالتالي من الضروري دمج نظرية (omics) والتكنولوجيا لإجراء دراسة شاملة عن علم السموم الخلوي للمبيدات الحشرية.
