آزمایش‌های کووید مبتنی‌بر کریسپر در حال رسیدن هستند در دیجیتال مارک

آزمایش‌های تشخیصی کووید ۱۹ کنونی عمدتا با استفاده از روش نمونه‌برداری آزاردهنده‌‌ی ‌سواب بینی انجام می‌شود و زمان مشخص‌شدن نتیجه نیز طولانی است. آزمایش تشخیصی دقیق آزمایش PCR است که به‌عنوان استاندارد طلایی تشخیص کووید ۱۹ در نظر گرفته می‌شود؛ اما زمان انتظار آن نیز زیاد است؛ به‌همین‌دلیل، نمی‌توانیم در شرایطی که منتظر واکسن هستیم، برای مهار ویروس به آن متکی باشیم؛ چرا‌که روند آهسته‌ای دارد.

آزمایش‌های آنتی‌ژن سریع هستند؛ مانند موردی که هفته‌ی جاری سازمان غذا و دارو آن را برای استفاده در خانه تأیید کرد. بااین‌حال، مشکلاتی ازنظر حساسیت آزمایش دارند؛ بنابراین، مقام‌های بهداشتی همچنان بر ضرورت ساخت آزمایش‌های سریع و مطمئن تأکید می‌کنند.

اخیرا موج جدیدی از آزمایش‌های مولکولی سریع دارای حساسیت آزمایش PCR و سرعت آزمایش آنتی‌ژن اعتبارسنجی شده‌اند و از نمونه‌ی اولیه به‌سمت گرفتن تأیید FDA در حال حرکت هستند. در دو هفته‌ی گذشته، مطالعات منتشرشده در مجله‌های Science Advances و Cell به جزئیات این آزمایش‌های مولکولی فوق‌حساس کووید ۱۹ پرداخته‌اند که براساس فناوری ویرایش ژن کریسپر ساخته شده‌اند.

این آزمایش‌های قابل‌حمل از تلفن‌های هوشمند کمک می‌گیرند و نتایج را حدودا در ۱۵ تا ۳۰ دقیقه تحویل می‌دهند. ملانی آگوست، از نویسندگان مطالعه منتشرشده در مجله Cell می‌گوید:

کریسپر هنوز روش نسبتا جدیدی در بازار محسوب می‌شود و جالب است که بخشی از اولین موج ابزارهای تشخیصی کریسپر باشد. ترکیب آن با تلفن‌همراه به ما کمک می‌کند تا تشخیص را به مردم نزدیک‌تر کنیم، به‌طوری‌که همه بتوانند از آن استفاده کنند.

کریسپر می‌آید

ماه مارس، تونی هو، مهندس زیست‌پزشکی از دانشگاه تولین آمریکا، به این فکر می‌کرد آیا بزاق ممکن است بتواند به‌عنوان ابزار تشخیص کووید ۱۹ جایگزین سواب‌های بینی شود. مطالعات به‌زودی حدس او درباره‌ی حضور ویروس در بزاق را تأیید کرد؛ اما غلظت ویروس در بزاق اندک است. هو خاطرنشان کرد تشخیص ویروس در بزاق به فناوری بسیار حساسی نیاز دارد؛ بنابراین، آن‌ها به کریسپر روی آوردند که قبلا برای تشخیص ویروس زیکا به‌کار رفته بود.

برخلاف PCR، فناوری کریسپر می‌تواند پروتئین‌های ویروسی را بدون نیاز به جداسازی RNA پیدا و علامت‌گذاری کند. اگر جداسازی RNA مانند گشتن انبار کاه به‌دنبال سوزن‌ها باشد، کریسپر مانند استفاده از آهن‌ربایی برای گرفتن آن‌ها است.

آزمایش تولین که در مقاله‌ی Science Advances شرح داده شده است، نمونه‌ی بزاق را با محلولی از موادشیمیایی ترکیب می‌کند تا منطقه‌ی کوچکی از RNA ویروسی را حدود صدمیلیون بار تکثیر کند. در مرحله‌ی بعد، RNA راهنما که Cas12a نامیده می‌شوند، توالی RNA پروتئین M ویروس کرونا را پیدا می‌کند و به آن متصل می‌شود. هنگامی‌که راهنمای Cas12a به RNA پروتئین M متصل می‌شود، کمپلکس کریسپر قطعه‌ای از Cas12a و کاوشکر DNA متصل به آن را برش می‌دهد و کاوشگر به‌دلیل خاصیت فلوئورسانس می‌درخشد.

هو می‌گوید دوربین تلفن‌همراه به‌اندازه‌ی کافی حساس است که درخشش حاصل از راهنماهای Cas12a را تشخیص دهد. بو نینگ، استادیار دانشگاه تولین و نویسنده‌ی نخست مقاله، می‌گوید درحالی‌که پیچیده به‌نظر می‌رسد، همه‌ی کارها در دو مرحله‌ی سریع با استفاده از تراشه‌ی میکروفلوئیدیک انجام می‌شود و انجام آن برای همه آسان است.

_{آزمایش کووید ۱۹ مبتنی‌بر تلفن هوشمند از کریسپر برای تشخیص RNA ویروس کرونا در نمونه‌ی بزاق استفاده می‌کند و در ۱۵ دقیقه نتیجه را مشخص می‌کند}

آزمایش مذکور نتایج را از نمونه‌ی بزاق در ۱۵ دقیقه ارائه کرد و همان‌طورکه انتظار می‌رفت، درمقایسه‌با آزمایش‌های معمول PCR، غلظت‌های کمتری از ویروس را تشخیص داد. آزمایش مذکور بسیار اختصاصی بود؛ چراکه وقتی پژوهشگران سعی کردند آن را با بیش از سی پاتوژن تنفسی دیگر فریب دهند، واکنش متقاطع نشان نداد و نتایج مثبت کاذب حاصل نکرد.

مجوز این روش دراختیار شرکت نانوپین (NanoPin Technologies) است. نانوپین شرکتی تشخیصی است که در سال ۲۰۱۷ تأسیس شد و هو یکی از بنیان‌گذاران و مشاور علمی آن است. به‌گفته‌ی مدیر اجرایی شرکت، نانوپین قصد دارد نسخه‌ی کیت آزمایشگاهی از آزمایش بزاق را برای دریافت مجوز استفاده‌ی اضطراری از FDA تا پایان ژانویه ارائه دهد. سپس در شش ماه آینده، به‌سمت ساخت نسخه‌های مبتنی‌بر تلفن هوشمند حرکت کند.

تشخیص بدون تکثیر

دو سال پیش، گروهی از دانشمندان مؤسسه‌ی گلدستون و دانشگاه کالیفرنیا ساخت آزمایش خانگی برای HIV را شروع کردند که مانند ویروس کرونا حاوی ماده‌ی ژنتیکی RNA است. وقتی دنیاگیری کووید ۱۹ آغاز شد، پژوهشگرانی با هدایت ملانی آگوست و دانیل فلچر، از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی و جنیفر دودنا، کاشف کریسپر، فناوری را برای تشخیص ویروس عامل کووید ۱۹، یعنی SARS-CoV-2 اصلاح کردند. آگوست می‌گوید: «تمام آنچه برای تطبیق روش برای ویروس جدید نیاز داشتیم، توالی ژنوم ویروس بود که در ژانویه دردسترس قرار گرفت.»

دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا موفق شدند این کار را انجام دهند. روش آن‌ها از سه راهنمای Cas13 برای شکار قطعه‌هایی از RNA ویروس درون نمونه‌های سواب بینی استفاده می‌کند. هنگام آزمایش، روش مذکور مقادیر اندکی از ویروس را که به حد ۱۰۰ نسخه در یک میکرولیتر نمونه می‌رسید، در کمتر از سی دقیقه تشخیص داد و غلظت‌های بیشتر مانند غلظت‌هایی که در افراد به‌شدت مسری وجود دارد، در مدت کمتر از ۵پنج دقیقه تشخیص داد.

آزمایش کالیفرنیا از این نظر منحصربه‌فرد است که نیاز ندارد ابتدا RNA ویروسی تکثیر شود (مانند آنچه آزمایش‌های PCR و آزمایش خانگی Lucira Health و آزمایش گروه تولین به آن نیاز دارد). آگوست می‌گوید با حذف مرحله‌ی تکثیر، نتایج و اندازه‌گیری مستقیمی از مقدار RNA در نمونه هستند. این اطلاعات می‌تواند به پزشکان کمک کند تا روند بیماری فرد را ترسیم کنند و درمان‌های مناسب را بهتر پیدا کنند.

_{آزمایشی که با هدایت پژوهشگران مؤسسه گلدستون ساخته شده است، ویروس کرونا موجود در سواب بینی را با استفاده از سه راهنمای کوچک کریسپر برای اتصال به RNA ویروسی تشخیص می‌دهد و درصورت وجود توالی‌های ویروسی، درخشش فلورسنتی تولید می‌کند که تلفن هوشمند می‌تواند آن را تشخیص دهد}

این تیم اکنون مشغول آزمایش نمونه اولیه‌ای از آزمایش خانگی است که قرار است درنهایت هزینه‌ی آن به کمتر از ۱۰ دلار برای هر کارتریج برسد. آگوست می‌گوید آن‌ها انتظار دارند در چند ماه به‌سوی دریافت تأیید FDA پیش بروند.

آیا آزمایش سریع می‌تواند ما را نجات دهد؟

برخی از پژوهشگران، به‌ویژه مایکل مینا، از دانشگاه هاروارد، خواستار آزمایش سریع و مکرر با استفاده از آزمایش‌های آنتی‌ژن برای نظارت و مهار ویروس هستند. آزمایش آنتی‌ژن حساسیت کمتری دارد و برخی دیگر چنین استدلال می‌کنند که استراتژی مذکور دچار مشکلاتی نظیر محدودیت دسترسی به آزمایش‌ و تأثیر حاصل از دقت نامطمئن آزمایش است. آزمایش جدید مبتنی‌بر کریسپر مانند موارد تشریح‌شده و آزمایش‌های مولکولی دیگری که در حال ساخت هستند، درصورت تأیید می‌توانند این نگرانی‌ها را برطرف و آزمایش مکرر و دقیق را در کل جامعه ممکن کنند.

هو و آگوست تصور می‌کنند آزمایش‌های آن‌ها در مدرسه‌ها، فرودگاه‌ها، اداره‌ها و بسیاری از مکان‌های دیگر استفاده شود. برای مثال، یکی از شرکت‌های مسافرتی درباره‌ی استفاده از این فناوری با هو تماس گرفته است. هدف نهایی برای هر دو ساخت کیت‌های آزمایش خانگی است؛ اما برای تأیید این موارد، خصوصا برای فناوری جدیدتری مانند کریسپر، به استانداردهای فراوانی نیاز است.