ابتكر باحثون من جامعة إلينوي الأميركية جهازاً جديداً للكشف عن فيروس كورونا في أقل من 30 دقيقة، باستخدام عينة من اللعاب.
وذكرت دورية "نيتشر كومينكيشن" أنه "يُمكن طباعة مكونات جهاز الكشف عن الفيروس باستخدام تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد، ويُمكن للاختبار اكتشاف جسيم فيروسي واحد لكل قطرة سائل بحجم 1 ميكرولتر (ملليمتر مكعب واحد) وهو ما يعني دقة كبيرة للغاية وحساسية عالية لا تتوفر إلا في الأجهزة المعملية الضخمة".
لا يحتاج بطاريات
لا يحتاج الجهاز الجديد إلى متخصص لاستخدامه، كما أنه صغير الحجم وحساس ولا يعمل بالبطاريات أو الكهرباء، لذا يُمكن استخدامه في أيّ مكان وفي أيّ وقت.
وصنع الفريق البحثي نموذجاً أوليّاً للجهاز بتكلفة تقل عن 78 دولاراً، أما الكواشف والمواد الأخرى اللازمة للاختبار فتتراوح تكلفتها بين 6 إلى 7 دولارات لكل اختبار واحد.
وعلى عكس تقنيات اختبار فيروس كورونا الحالية المعقدة والمكلفة، والتي تستغرق وقتاً طويلاً وتتطلب معدات ضخمة ومحللين خبراء، يمكن تشغيل الجهاز الجديد من قبل أي شخص لديه حد أدنى من التدريب ويكون حريصاً عند تحميل العينات.
بلا تسخين
أصبح هذا الابتكار ممكناً بفضل الاكتشاف الأخير في مختبرات الجامعة لنظام صنع إنزيمات تقييد اصطناعية يمكن برمجتها للتعرف على جينات معينة في جينوم الكائن الحي.
في الجهاز الجديد، تحمل هذه الإنزيمات أدلة الحمض النووي التي تحدد الجينات الفيروسية ذات الأهمية، ويشق الإنزيم المُصنع الجينات التي تم تمييزها بصبغة تتألق فقط بعد قطع الجينات، وإشارات التألق الناتجة عن وجود تلك الجينات تعني أن نتيجة اختبار إيجابية.
وتُلغي التكنولوجيا الجديدة -التي تُسمى الاختبار المحمول القابل للتطوير- العملية المعقدة لتسخين كل عينة وتبريدها للحصول على النتائج، والتي تتطلبها العديد من بروتوكولات الاختبار الحالية.
استخدام اللعاب
يمكن للجهاز اكتشاف جينات متعددة لكل عينة، ما يجعلها أكثر دقة من اختبارات الجين الواحد، والتي يمكن أن تسفر عن نتائج غير صحيحة أو غير حاسمة، أما الميزة الأساسية في ذلك الاختبار فهي أنه يستخدم اللعاب، وهو أسهل في التجميع وأقل توغلاً من مسحة الأنف.
واختبر فريق البحث الجهاز الجديد باستخدام 104 عينات من اللعاب، ووجد أنه حدد بدقة 28 عينة من أصل 30 عينة إيجابية للفيروس، و73 عينة من إجمالي 74 عينة سلبية.
فيروسات متعددة
وقال الباحثون إنه بناءً على البيانات الواردة في النتائج، فإن دقة الاختبار قابلة للمقارنة أو أفضل من الاختبارات الأخرى.
واختبر الباحثون أيضاً الجهاز بعينات تحتوي -أو تفتقر- إلى فيروس الإنفلونزا، وفيروس كورونا، و3 فيروسات كورونا بشرية أخرى، وحدد الجهاز بدقة العينات التي تحتوي على فيروس كورونا الجديد.
ويقول الباحثون إنهم مهتمون باستكشاف هذه التكنولوجيا لاكتشاف الأمراض الأخرى أيضاً، إذ يُمكن اكتشاف العديد من الفيروسات في وقت واحد باستخدام نفس الجهاز.
وذكرت دورية "نيتشر كومينكيشن" أنه "يُمكن طباعة مكونات جهاز الكشف عن الفيروس باستخدام تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد، ويُمكن للاختبار اكتشاف جسيم فيروسي واحد لكل قطرة سائل بحجم 1 ميكرولتر (ملليمتر مكعب واحد) وهو ما يعني دقة كبيرة للغاية وحساسية عالية لا تتوفر إلا في الأجهزة المعملية الضخمة".
لا يحتاج بطاريات
لا يحتاج الجهاز الجديد إلى متخصص لاستخدامه، كما أنه صغير الحجم وحساس ولا يعمل بالبطاريات أو الكهرباء، لذا يُمكن استخدامه في أيّ مكان وفي أيّ وقت.
وصنع الفريق البحثي نموذجاً أوليّاً للجهاز بتكلفة تقل عن 78 دولاراً، أما الكواشف والمواد الأخرى اللازمة للاختبار فتتراوح تكلفتها بين 6 إلى 7 دولارات لكل اختبار واحد.
وعلى عكس تقنيات اختبار فيروس كورونا الحالية المعقدة والمكلفة، والتي تستغرق وقتاً طويلاً وتتطلب معدات ضخمة ومحللين خبراء، يمكن تشغيل الجهاز الجديد من قبل أي شخص لديه حد أدنى من التدريب ويكون حريصاً عند تحميل العينات.
بلا تسخين
أصبح هذا الابتكار ممكناً بفضل الاكتشاف الأخير في مختبرات الجامعة لنظام صنع إنزيمات تقييد اصطناعية يمكن برمجتها للتعرف على جينات معينة في جينوم الكائن الحي.
في الجهاز الجديد، تحمل هذه الإنزيمات أدلة الحمض النووي التي تحدد الجينات الفيروسية ذات الأهمية، ويشق الإنزيم المُصنع الجينات التي تم تمييزها بصبغة تتألق فقط بعد قطع الجينات، وإشارات التألق الناتجة عن وجود تلك الجينات تعني أن نتيجة اختبار إيجابية.
وتُلغي التكنولوجيا الجديدة -التي تُسمى الاختبار المحمول القابل للتطوير- العملية المعقدة لتسخين كل عينة وتبريدها للحصول على النتائج، والتي تتطلبها العديد من بروتوكولات الاختبار الحالية.
استخدام اللعاب
يمكن للجهاز اكتشاف جينات متعددة لكل عينة، ما يجعلها أكثر دقة من اختبارات الجين الواحد، والتي يمكن أن تسفر عن نتائج غير صحيحة أو غير حاسمة، أما الميزة الأساسية في ذلك الاختبار فهي أنه يستخدم اللعاب، وهو أسهل في التجميع وأقل توغلاً من مسحة الأنف.
واختبر فريق البحث الجهاز الجديد باستخدام 104 عينات من اللعاب، ووجد أنه حدد بدقة 28 عينة من أصل 30 عينة إيجابية للفيروس، و73 عينة من إجمالي 74 عينة سلبية.
فيروسات متعددة
وقال الباحثون إنه بناءً على البيانات الواردة في النتائج، فإن دقة الاختبار قابلة للمقارنة أو أفضل من الاختبارات الأخرى.
واختبر الباحثون أيضاً الجهاز بعينات تحتوي -أو تفتقر- إلى فيروس الإنفلونزا، وفيروس كورونا، و3 فيروسات كورونا بشرية أخرى، وحدد الجهاز بدقة العينات التي تحتوي على فيروس كورونا الجديد.
ويقول الباحثون إنهم مهتمون باستكشاف هذه التكنولوجيا لاكتشاف الأمراض الأخرى أيضاً، إذ يُمكن اكتشاف العديد من الفيروسات في وقت واحد باستخدام نفس الجهاز.
