התקן חדשני המסוגל לזהות את נגיף הקורונה בדגימות רוק

החוקרים מהארווארד ו-MIT שפיתחו התקן חדשני המסוגל לזהות את נגיף הקורונה בדגימת רוק בתוך כשעה טוענים כי אמינות האבחון דומה ברמתה לזו המתקיימת בבדיקות PCR

[תרגום מאת ד”ר משה נחמני]

מהנדסים מאוניברסיטת הרווארד ומהמכון הטכנולוגי של מסצ’וסטס (MIT) הצליחו לפתח התקן שולחני קטן המסוגל לזהות את נגיף הקורונה מתוך דגימת רוק בתוך כשעה. במחקר חדש הראו המפתחים כי רמת אמינות האבחון של שיטתם מדויקת בדיוק כמו רמת האמינות של בדיקות PCR. ההתקן מסוגל לזהות גם מוטציות נגיפיות ספציפיות הקשורות לווריאנטים של נגיף הקורונה המתפשטים היום. התוצאה מתקבלת בתוך כשעה, עובדה ההופכת את השיטה לפשוטה יותר מבחינת המעקב אחר גרסאות שונות של הנגיף, במיוחד באזורים שבהם אין נגישות למתקנים או לציוד לריצוף גנטי. “הצלחנו להדגים כי השיטה שלנו ניתנת לכיוונון כך שתוכל לזהות גרסאות חדשות של הנגיף הצצות פה ושם, וכי ניתן לעשות זאת במהירות, אמר החוקר הראשי. “במסגרת מחקר זה, התמקדנו באותם וריאנטים שהתפשטו בבריטניה, בדרום אפריקה ובברזיל, אולם בהחלט ניתן להתאים את שיטת האבחון שלנו על מנת להתמודד עם גרסת הדלתא וגרסאות שעוד יצוצו בעתיד”. עלותה של שיטת האבחון החדשנית, המתבססת על טכנולוגיית ה-CRISPR (המונח בוויקיפדיה), מגיעה לחמישה עשר דולרים בלבד, ועלות זו עוד עשויה לפחות אם ההתקנים ייוצרו בקנה מידה רחב, כך טוענים החוקרים. המחקר החדש התפרסם זה מכבר בכתב-העת המדעי Science Advances.

שיטת האבחון החדשה מבוססת על מכשיר בשם SHERLOCK, המבוסס על קריספר, שאודותיו פרסמו אותם חוקרים עוד בשנת 2017. הרכיבים של המערכת כוללים גדיל רנ”א מכווין המאפשר זיהוי של רצפי רנ”א ספציפיים, ואנזימי Cas הקוטעים את הרצפים הללו תוך פליטת אור פלואורסצנטי. כל הרכיבים המולקולאריים הללו ניתנים לייבוש בהקפאה לשם אחסונם למשך זמן רב ולאחר מכן הפעלתם מחדש בשעת הצורך בעזרת חשיפה למים. בשנה שעברה קבוצת המחקר הזו החלה לחקור את האפשרות להתאים את הטכנולוגיה גם לזיהוי נגיף הקורונה, תוך שהם מקווים להצליח לעצב התקן אבחוני שיוכל לספק תוצאות מהירות ללא צורך בכל הכשרה או ניסיון קודמים.

השאיפה היא לאבחן את הנגיף בדגימות רוק. לשם השגת המטרה הזו שלהם, החוקרים נאלצו להטמיע שלב מקדים חיוני המשבית אנזימים הנקראים בשם ‘salivary nucleases’, שתפקידם הרגיל הוא לפרק חומצות גרעין כדוגמת רנ”א. מרגע שהדגימה נכנסת לתוך ההתקן, אנזימי הנוקלאז מושבתים על ידי חימום ושני חומרים כימיים. בשלב הבא, הרנ”א הנגיפי ממוצה החוצה, מרוכז ומועבר באמצעות הרוק דרך קרומית סינון. “קרומית זו הייתה רכיב חיוני לאיסוף חומצות הגרעין והריכוז שלהן, עובדה המגבירה את רגישות השיטה שלנו”, אמר החוקר הראשי. בשלב הבא, דגימת הרנ”א עוברת תהליך של ייבוש בהקפאה יחד עם רכיבי CRISPR לקבלת דגימה מיובשת ולא-פעילה שאותה ניתן לשפעל בכל זמן רצוי לאחר מכן על ידי ניקוב של בקבוקוני מים אטומים הנמצאים בתוך ההתקן. התגובה הזו מגבירה את כמות הרנ”א שבתוך הדגימה ומאפשרת את זיהוי רצף הרנ”א המבוקש. “המטרה שלנו הייתה לפתח התקן אבחון שלם ומלא שלא נדרש לציוד אחר נוסף”, מסביר החוקר הראשי. “בעיקרון, הנבדק יורק דגימת רוק לתוך ההתקן ואז אתה פשוט לוחץ על כפתור ומקבל את התשובה בתוך שעה”.

החוקרים בחנו תחילה את ההתקן שלהם בעזרת רוק אנושי שעורבב עם רצפים סינתטיים של נגיף הקורונה, ואז בעזרת 50 דגימות שניטלו מתוך מטופלים שאובחנו כחיוביים לנגיף. החוקרים מצאו כי ההתקן שלהם היה מדויק לפחות כמו שיטת ה-PCR הקיימת היום, המחייבת נטילת דגימות מהאף בעזרת מטוש, ואשר נמשכת יותר זמן ומחייבת שימוש בציוד רב יותר לטיפול בדגימה לשם קבלת התוצאות. ההתקן פולט תוצאה פלואורסצנטית הניתנת לראיה בעין בלתי-מזוינת. החוקרים פיתחו גם יישומון למכשירי הטלפון, יישומון המסוגל לקרוא את התוצאות ולשלוח אותם ישירות למחלקות בריאות הציבור לשם מעקב יעיל יותר. החוקרים מאמינים כי ניתן להפחית את העלות הכוללת של ההתקן שלהם לרמה של 3-2 דולרים בלבד. אם ההתקן יקבל את אישור מנהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA) וייוצר בקנה מידה נרחב, הם מקווים כי ההתקן שלהם יוכל לשמש אנשים המעוניינים לבדוק את עצמם בבתיהם, או במסגרת מרכזי בריאות באזורים שאין בהם נגישות לציוד הרגיל לאבחון הנגיף וגרסאותיו השונות. “היכולת לזהות ולעקוב אחר הגרסאות החדשות של הנגיף המקורי היא יכולת חיונית להשגת בריאות ציבור אפקטיבית, אולם, למרבה הצער, את הגרסאות החדשות ניתן כיום לזהות רק באמצעות ריצוף גנטי המתבצע במרכזים אפידמיולוגיים מיוחדים, שלעיתים לא קיימים אפילו במדינות מתפתחות”, אמר החוקר הראשי.

המאמר המתאר את המחקר  הידיעה על המחקר