מחקר חדש מציג בדיקה זולה וידידותית למשתמש לאבחון נגיף קורונה. הבדיקה משתמשת בטכנולוגיית העריכה הגנטית קריספר (CRISPR/Cas) ומזהה RNA נגיפי באופן מדויק מספיק בשביל להבחין אפילו בין הזנים (וריאנטים) השונים של הנגיף.

הצורך בבדיקות קורונה מהירות, נפוצות וזולות הולך וגובר עם התפשטות זני הקורונה והצורך של העולם לחזור לשגרת חיים לצד הנגיף. אומנם הבדיקות העצמיות לנוכחות אנטיגן (חלבון) נגיפי (שכבר נמכרות בישראל) [1]  נותנות תוצאה מהירה, אך הן מזהות את חלבוני הנגיף ולכן פחות רגישות, בייחוד בשלבי ההדבקה הראשוניים, ויש להן סיכוי רב לשגיאה, כפי שהזהיר מנהל המזון והתרופות האמריקאי [2]. משום כך יש המלצה לאשר את התוצאה של בדיקת אנטיגן בבדיקת PCR, שנחשבת לאמינה יותר בזיהוי תוצאות חיוביות ושליליות כאחת. בדיקות PCR מזהות את הנוכחות של RNA נגיפי ברגישות גבוהה, אך התהליך אורך כמה שעות וצריך לבצעו במעבדה ייעודית עם ציוד יקר. כמו כן, כדי לזהות באיזה זן מדובר יש צורך בבדיקה משלימה ויקרה עוד יותר הכוללת ריצוף חלקים מגנום הנגיף. אם כן, בדיקה זולה שתאפשר לזהות הידבקות במחלה ובאותה נשימה (תרתי משמע) תזהה באיזה זן מדובר ברמת דיוק גבוהה, תועיל מאוד במעקב אחר התפשטות זני קורונה, ובייחוד באזורים בעולם הדלים באמצעים.

חוקרים מ-MIT ומהרווארד פיתחו בדיקה רגישה, זולה ומהירה יחסית, המתבססת על טכנולוגיית העריכה הגנטית קריספר [3 ,4], ומזהה RNA של נגיף קורונה ברוק. אנזימי Cas הם משפחת אנזימים שחותכים חומצות גרעין (DNA או RNA) רק כאשר הם מזהים רצף ספציפי שלהם. ניתן לנצל אנזימים ממשפחה זו לשימושים רבים, ואולי המפורסם שבהם הוא עריכה גנטית. הבדיקה, המכונה miSHERLOCK, כוללת מכשיר בן שני תאים, אחד לעיבוד הדגימה ואחד לזיהוי הנגיף באמצעות מערכת קריספר. את התוצאות ניתן לזהות בעין בלתי מזוינת [5, 6]. הבדיקה בנויה כך שניתן להשתמש באותה הדגימה לזיהוי כמה זנים שונים, כאשר כל אחד יזוהה במבחנה משלו במכשיר.

אם כן, כיצד מתבצעת הבדיקה ואיך היא עושה את כל זה במכשיר קטן יותר מכף יד?

נתחיל בתא הראשון – החלק הזה של המכשיר מורכב ממכל שבראשו משפך שאוסף דגימת רוק. משם הרוק זולג דרך ממברנה מנוקבת ועובר הרתחה וטיפול כימי כדי לוודא את נטרולם של הנגיף ושל חלבונים שונים ברוק העלולים להפריע לבדיקה. בתחתית התא כמה פיסות נייר סופג, כמספר הזנים שרוצים לאבחן, ואליהם נספחת הדגימה המעובדת. בתום התהליך הזה, המשתמש מוציא את הדגימות שנמצאות בתוך חלק פריק של המכשיר ומעביר את החלק לתא השני.

בתוך התא השני כל פיסת נייר סופג מוכנסת לתוך מבחנה נפרדת. המבחנות מכילות תמיסה עם רכיבי כל התגובות השונות: 1. מערכת המשכפלת את ה-RNA הנגיפי ומגבירה את כמותו, 2. אנזים חותך DNA בשם Cas12a שמופעל בנוכחות RNA קצר וספציפי לבחירתנו, 3. מולקולת DNA שמוצמד אליה סמן פלואורסצנטי הזורח רק כאשר ה-DNA נחתך. בניגוד לשיטת PCR, שבה צריך לחמם ולקרר בצורה מחזורית את רכיבי התגובה, כל התהליכים בתא זה יכולים להתרחש בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס, מה שמפשט את פעולת המכשיר. כאשר מצטבר מספיק RNA נגיפי, הוא מפעיל את מערכת הקריספר: האנזים Cas12a מופעל ברגע שהוא מזהה רצף הייחודי לנגיף או לזן הרצוי. בשלב הבא, חלבון Cas12a הפעיל חותך את מולקולת ה-DNA ומשחרר את הסמן הפלואורסצנטי שלה. בחזית התא יש מסך שקוף בגוון כתום ומאחורי המבחנות יש נורה של אור כחול המציגים את הזריחה של ה-DNA הפלואורסצנטי. אם למשל, נדבקתי בזן דלתא (חס וחלילה טפו טפו) והשתמשתי ב-miSHERLOCK עם 3 מבחנות: אחת לזיהוי כל זני קורונה, אחת לדלתא ואחת לאלפא, אז אראה צבע זרחני רק בשתיים הראשונות. 

הבדיקה רגישה לכמויות קטנות של RNA נגיפי, נותנת תוצאות תוך פחות משעה, אינה צריכה להתבצע בתנאי מעבדה, אינה דורשת מיומנות מיוחדת לתפעול והמכשיר פועל באמצעות סוללה ולכן נייד. למעשה, הבדיקה נותנת את הנוחות והזמינות של בדיקת אנטיגן עם הדיוק והרגישות של PCR, וכן מבחינה בין זני הנגיף. בנוסף, עלות הייצור הנוכחית היא כ-15 דולר ליחידה, והחוקרים צופים שבייצור המוני ניתן יהיה להוריד את העלות ל-3 דולר. כל אלה יכולים לאפשר את הפצת הבדיקות במרפאות קטנות המרוחקות ממעבדות גדולות, או במדינות מתפתחות שבהן הזמינות של ציוד מעבדה יקר נמוכה והחיבור למערכת החשמל משובש או נדיר.

לסיכום, המגפה עוד לא מאחורינו, ובמיוחד במדינות שבהן זמינות חיסונים נמוכה. בדיקות זולות, רגישות ושימושיות ללא הכרח במיומנות או בציוד מעבדה יכולות לסייע במלחמה בנגיף ובמעקב אחר זני קורונה השונים.

עריכה: גליה הלוי שדה

מקורות והרחבות

[1] הבדיקה המהירה לזיהוי אנטיגן קורונה - מדע גדול בקטנה

[2] דף הסבר של ה-FDA אודות מגבלות בדיקת אנטיגן

[3] בדיקות מבוססות קריספר לזיהוי נגיפים - מדע גדול בקטנה

[4] מאמר על SHERLOCK -  מערכת האם של הבדיקה המתוארת 

[5] המאמר המקורי על מכשיר miSHERLOCK

[6] סרטון המסביר על miSHERLOCK