زیست سنجی(Bioassay)

زیست ­سنجی (معمولاً به اختصار برای سنجش ­ها یا ارزیابی ­های زیست ­شناسی استفاده می­شود)، یا استانداردسازی زیستی یک نوع آزمایش علمی است. زیست ­سنجی شامل استفاده از حیوانات یا گیاهان زنده (درون بدن موجود (in vivo)) یا بافت یا سلول (در شرایط آزمایشگاهی (in vitro)) به منظور تعیین فعالیت بیولوژیکی یک ماده، مانند یک هورمون یا دارو می­ باشد. ارزیابی ­های زیستی معمولاً برای اندازه ­گیری تأثیرات یک ماده بر روی یک موجود زنده انجام می­شوند و در توسعه ­ی دارو­های جدید و در نظارت بر آلاینده ­های زیست محیطی ضروری هستند. هر دو، روش ­هایی هستند که توسط آن قدرت یا ماهیت یک ماده توسط مطالعه ­ی اثرات آن روی جسم زنده ­ای ارزیابی می­شود. همچنین زیست ­سنجی می­تواند برای تعیین غلظت جزء خاصی از یک مخلوط استفاده شود که می­تواند تأثیرات مضری را بر روی موجودات یا محیط زیست ایجاد کند.

موارد استفاده

زیست­ سنجی­ ها روش­هایی هستند که می­توانند غلظت یا خلوص یا فعالیت زیستی یک ماده مثل ویتامین، هورمون یا فاکتور رشد گیاه را به وسیله­ ی اندازه­ گیری اثر آن روی یک ارگانیسم، بافت، سلول­ها، آنزیم یا گیرنده (رسپتور) تعیین کنند. زیست­ سنجی­ ها می­توانند کمی یا کیفی باشند. زیست­ سنجی­ های کیفی برای تشخیص اثرات فیزیکی یک ماده که قابل اندازه ­گیری کمی نمی ­باشد استفاده می­شود، مانند دانه ­هایی که موفق به جوانه زدن نمی­شوند یا با بدشکلی­ های غیر طبیعی رشد می­کنند. نمونه­ ای از زیست ­سنجی کیفی شامل آزمایش معروف Arnold Adolph Berthold روی جوجه­ های عقیم شده است. این آزمایش نشان داد که با برداشتن بیضه ­های یک جوجه، آن جوجه به یک خروس تکوین پیدا نمی­کند چرا که سیگنال­های درون­ریزی که برای این فرآیند لازمند در دسترس نبودند. زیس ت­سنجی­های کمی شامل برآورد منحنی دوز- پاسخ می­شوند، که چگونه با افزایش دوز پاسخ تغییر می­کند. این رابط ظه­ ی دوز- پاسخ، اجازه­ ی برآورد دوز یا غلظت یک ماده در ارتباط با یک پاسخ خاص بیولوژیکی را می­دهد، مانند LC50 (غلظت کشتن 50% از موجودات زنده­ ی در معرض یک ماده خاص). زیست­ سنجی­ های کمی معمولاً با استفاده از روش­ های آمار زیستی تجزیه و تحلیل می­شوند.

تعریف

“تعیین قدرت نسبی یک ماده (به عنوان مثال، یک دارو یا هورمون یا ماده­ ی سمی) با مقایسه ­ی اثر آن بر روی یک ارگانیسم مدل با استاندارد از پیش آماده شده” زیست­سنجی نامیده می­شود.

به طور مثال، زیست ­سنجی میتواند روشی برای تکمیل اطلاعات سم­ شناسی روی موجوداتی باشد که فیزیولوژی آن­ها شبیه به موجودات مورد نظر است که نمیتوان آزمایش را به طور مستقیم بر روی آنها انجام داد.

هدف

1. اندازه ­گیری فعالیت دارویی مواد جدید یا مواد شیمیایی تعریف نشده؛
2. بررسی عملکرد واسطه­ گرهای درون­ زا؛
3. تعیین پروفایل عوارض جانبی، از جمله درجه­ ی سمیت دارویی؛
4. اندازه ­گیری غلظت مواد شناخته شده (جایگزین استفاده در حیوانات – استفاده در آن­ها منسوخ شده است)؛
5. بررسی میزان آلاینده­ هایی که توسط یک منبع خاص منتشر می­شوند، مانند فاضلاب یا روان­ آب شهری؛
6. تعیین اختصاصیت آنزیم­های خاص بر روی سوبسترای مشخص

زیست ­سنجی دارویی از سنجش­ های شیمیایی حساس­تر بوده و قابلیت اطمینان و تکرار­پذیری دقیق آن بستگی به انتخاب مناسب بافت یا روشی است که بالا­ترین میزان انتخاب و حساسیت به دارو را دارد.

انواع

زیست ­سنجی بر دو نوع است:

کوانتال (Quantal)

سنجش ­های مقداری شامل ” پاسخ همه یا هیچ” می­شوند.

درجه­ بندی (Graded)

سنجش­ های درجه ­بندی بر اساس مشاهداتی هستند که در آن افزایش متناسبی در پاسخ مشاهده شده به دنبال افزایش غلظت یا دوز وجود دارد. پارامتر­های به کار رفته در چنین زیست­ سنجی­ هایی بر پایه­ ی طبیعت اثر ماده ­ای که انتظار می­رود تولید شود است. به عنوان مثال: انقباض عضله­ ی صاف تمهیدی است برای سنجش هیستامین یا مطالعه­ ی پاسخ فشار خون در مواجهه با آدرنالین.

یک زیست­ سنجی درجه ­بندی می­تواند با به­ کارگیری هر یک از روش­های ذکر شده در ذیل ، انجام شود. انتخاب روش بستگی دارد به:

1. دقت ارزیابی مورد نیاز؛
2. مقدار ماده­ ی نمونه در دسترس،
3. در دسترس بودن حیوانات آزمایشگاهی.

تکنیک­ها

1. زیست ­سنجی تطبیقی
2. روش الحاقی (درج)
3. روش محدوده­ بندی (طبقه ­بندی)
4. زیست­ سنجی چند نقطه ­ای (به عنوان مثال، سنجش سه نقطه ­ای، چهار نقطه ­ای و شش نقطه ­ای)
5. زیست­سنجی مجزا (تقسیم شده)

زیست­ سنجی­ های محیط زیستی

زیست­ سنجی­ های محیط زیست به طور کلی بررسی ­های در مقیاس وسیع از سمیت هستند. ارزیابی تشخیص سمیت به منظور تعیین سموم مربوطه می­باشند. اگر چه زیس ت­سنجی­ ها در تعیین فعالیت زیستی درون یک موجود مفید هستند، اما اغلب می­توانند زمان­ گیر و پر­ زحمت باشند. فاکتورهای خاص هر ارگانیسم می­تواند منتج به داده­ هایی شود که برای دیگر موجودات در آن گونه کاربردی نیست. به این دلایل، تکنیک ­های زیستی دیگری اغلب به کار برده می­شوند؛ از جمله radioimmunoassays (سنجش­های ایمنی تابشی – یک شاخص زیستی).

ملزومات کنترل آلودگی آب نیاز به برخی کارخانجات بهداشت صنعتی و تصفیه­ ی فاضلاب شهری برای انجام زیست ­سنجی دارد. این رویه­ ها، به نام آزمون ­های جامع سمیت پساب، شامل آزمون­ های سمیت حاد و همچنین روش­های آزمایشی طولانی مدت هستند. این روش­ها دربرگیرنده­ ی قرار دادن موجودات زنده­ ی آبزی در معرض نمونه ­های فاضلاب برای یک مدت زمان خاص است^{(۱ و ۲)}. مثال دیگر زیست ­سنجی  ECOTOX است، که از ریز­جلبک Euglena gracilis برای آزمودن سمیت نمونه ­های آب استفاده می­کند^(۳).

منابع:

1. Methods for Measuring the Acute Toxicity of Effluents and Receiving Waters to Freshwater and Marine Organisms (Report). Washington, D.C.: United States Environmental Protection Agency (EPA). October 2002. EPA-821-R-02-012.
2. “Whole Effluent Toxicity Methods”. Clean Water Act Analytical Methods. EPA. 2016-02-02.
3. Tahedl, Harald; Hader, Donat-Peter (1999). “Fast examination of water quality using the automatic biotest ECOTOX based on the movement behavior of a freshwater flagellate”. Water Research. 33 (2): 426–432. doi:1016/s0043-1354(98)00224-3.