אוניברסיטת קורנל הציגה מכשיר ביו-אלקטרי שיכול לזהות במהירות וריאנטים מזיקים של קורונה, ואולי גם של וירוסים אחרים. מכשיר מבוסס שבב זה משתמש בביו-ממברנה על מנת לדמות את תהליך התפתחות הזיהום בתא, מה שמסייע בהערכת העומס הויראלי בצורה מהירה ויעילה
חוקרים מאוניברסיטת קורנל פיתחו מכשיר ביו-אלקטרי המסוגל לזהות ולסווג וריאנטים של קורונה, כולל המסוכנים ביותר, על-ידי חיקוי תהליך הזיהום על גבי שבב.
מכשיר זה, המשתמש בביו-ממברנה על מנת לדמות את הסביבה התאית, יכול לקבוע במהירות את רמת האיום של כל וריאנט ולהתאים עצמו גם לנגיפים אחרים כמו שפעת וחצבת. זה כלי מהיר ויעיל לאפיון תגובתי מוקדם לווירוסים.
טכנולוגיית זיהוי וירוסים מתקדמת
המכשיר משתמש בממברנה תאית, ביו-ממברנה, על שבב ביולוגי שמדמה את הסביבה התאית ואת השלבים הביולוגיים של הזיהום. הדבר מאפשר לחוקרים לאפיין במהירות וריאנטים מדאיגים ולנתח את המכניקה שמניעה את התפשטות המחלה, בלי להסתבך במורכבות המערכות החיות.
"בחדשות אנו רואים את הופעתם של וריאנטים מדאיגים כמו דלתא, אומיקרון וכו', וזה מפחיד את כולם," אמרה סוזן דניאל, פרופסור להנדסה כימית ומחברת ראשית של המאמר שפורסם ב-3 ביולי ב-Nature Communications. "המחשבות הראשונות הן, 'האם החיסון שלי מכסה את הווריאנט החדש הזה? עד כמה אני צריך להיות מודאג?' לוקח קצת זמן לקבוע אם וריאנט הוא סיבה אמיתית לדאגה או אם הוא פשוט ייעלם."
מאפיינים ייחודיים של פלטפורמת השבב הביולוגי
בעוד שמרכיבים ביולוגיים רבים כבר הוצבו על שבבים, מתאים ועד אברונים ומבנים דמויי איברים, הפלטפורמה החדשה שונה מהמכשירים האלה משום שהיא באמת מחקה את הרמזים והתהליכים הביולוגיים שמובילים להתחלת זיהום בממברנה התאית של תא יחיד. למעשה, היא גורמת לווריאנט להתנהג כאילו הוא נמצא במערכת תאית אמיתית של המארח הפוטנציאלי שלו.
"ייתכן שיש מתאם בין כמה טוב וריאנט יכול להעביר את הגנום שלו דרך שכבת הביו-ממברנה וכמה מדאיג הווריאנט הזה יכול להיות במונחים של יכולתו להדביק בני אדם," אמרה דניאל. "אם הוא יכול לשחרר את הגנום שלו ביעילות רבה, ייתכן שזהו אינדיקטור לכך שעלינו לעקוב אחר הווריאנט מקרוב או לפתח חיסון חדש שכולל אותו. אם הוא לא משחרר אותו היטב, אולי הווריאנט הזה הוא פחות מדאיג. הנקודה המרכזית היא שאנחנו צריכים לסווג את הווריאנטים במהירות כדי שנוכל לקבל החלטות מושכלות, ואנחנו יכולים לעשות את זה מהר מאוד עם המכשירים החדשים שלנו. הן מהירות ואורכות רק מספר דקות, והן 'ללא תווית', כלומר, אין צורך לתייג את הווירוס כדי לעקוב אחרי ההתקדמות שלו."
השלכות אפשריות על מחקר ויראלי
מכיוון שהחוקרים יכולים לשחזר בנאמנות את התנאים הביולוגיים והטריגרים שמפעילים וירוס, הם גם יכולים לשנות את הטריגרים ולראות כיצד הווירוס מגיב.
"במונחים של הבנת המדע הבסיסי של איך מתרחש זיהום ומהם הטריגרים שיכולים לסייע או לעכב אותו, זהו כלי ייחודי," אמרה דניאל. "מכיוון שאתה יכול להפריד בין היבטים רבים של רצף התגובה, ולזהות אילו גורמים מקדמים או מעכבים זיהום."
יכולת התאמה לוירוסים שונים
הפלטפורמה יכולה להיות מותאמת לווירוסים אחרים, כמו שפעת וחצבת, כל עוד החוקרים יודעים לאיזה סוג תא יש נטייה להידבק, כמו גם אילו תנאים ביולוגיים מאפשרים לזיהום מסוים לפרוח. לדוגמה, שפעת דורשת ירידת pH כדי להפעיל את ההמאגלוטינין שלה, ולנגיף הקורונה יש אנזים שמפעיל את חלבון הספייק שלה.
"לכל וירוס יש הדרכים שלו לגרום לנזקים. וצריך לדעת מהן כדי לשחזר את תהליך הזיהום על גבי השבב," אמרה דניאל. "אבל ברגע שאתה יודע אותם, אתה יכול לבנות את הפלטפורמה כך שתתאים לכל אחד מהתנאים הספציפיים האלה."
המחקר נתמך על-ידי סוכנות פרויקטי המחקר המתקדמים של ההגנה (DARPA), משרד המחקר של צבא ארה"ב, מלגת סמית' לחדשנות לאחר דוקטורט של קורנל, תכנית Schmidt Futures והקרן הלאומית (האמריקאית) למדע.
עוד בנושא באתר הידען:
