כאשר ד"ר סו קים צ'אן מריץ את מה שנראה כמו דגימת וירוסים רגילה באמצעות בדיקת COVID-19, היא יודעת שאם הכל ילך כשורה, זה יחזור חיובי. אבל הדגימה של צ'אן היא לא מחולי COVID-19, והיא אפילו לא מכילה את הנגיף שגורם למחלה. במקום זאת, היא משתמשת בננו-חלקיק דמוי וירוס הנקרא בדיקה - בעצם וירוס קורונה מזויף. למרות שהם משמשים רק למטרות מחקר בשלב זה, ויוצרו רק במעבדה, בדיקות אלה יכולות לשרת מטרה חיונית באופן מפתיע בתהליך של בדיקת חולים ל-COVID-19.

ד"ר צ'אן, מהנדס ננו באוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו, הוביל בשיתוף פעולהמֶחקָרלייצר בדיקות אלה עם ד"ר ניקול שטיינמץ, מהנדסת ננו ופרופסור ב-UCSD שמובילה את המעבדה של צ'אן. המטרה שלהם הייתה ליצור משהו שנקרא שליטה חיובית. מדענים בודקים בקרות חיוביות לצד דגימות של חולים כדי שיוכלו להשוות בין השניים ולהבטיח שתהליך בדיקת דגימת חולה ל-COVID-19 פעל כהלכה.

מדענים "צריכים בקרה חיובית כדי להראות שהכל עובד כך שתוצאת הבדיקה תהיה אמינה", אומר צ'אן.

תקן הזהב של בדיקת חולים ל-COVID-19 נקרא בדיקת PCR, כלומר תגובת שרשרת פולימראז. בדיקות PCR מגבירות חומר גנטי המופק מדגימת מטופל, שהיא בדרך כלל דגימת אף או יריקה. לאחר שעשו זאת, מדענים יכולים לקבוע אם הדגימה מכילה את הרצף הגנטי של SARS-CoV-2, הנגיף שגורם ל-COVID-19.

בכל פעם שמדענים בודקים דגימה של מטופל, הם צריכים משהו להשוות אותו אליו כדי שהם ידעו שתהליך ה-PCR פועל כראוי - נגיד, דגימה שתמיד תיבחן חיובית. זה המקום שבו הביקורות החיוביות נכנסות לתמונה. אם מדגם הביקורת נבדק שלילי, המדענים יודעים מיד שמשהו בתהליך השתבש ואי אפשר לסמוך על התוצאה של הבדיקה. מדענים צריכים גם בקרות חיוביות כשהם מפתחים בדיקות חדשות כדי לוודא שבדיקה עובדת כמו שהם מצפים.

ד"ר Shangxin Yang, מיקרוביולוג קליני מאוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג'לס, שלא היה מעורב במחקר, הדגיש עד כמה חשוב להחזיק בקרות חיוביות אמינות. הוא אומר כי מחסור קריטי בבקרות אלה בפברואר הגביל מאוד את בדיקות ה-COVID-19, ותרם להתפשטות הנגיף שיצאה משליטה במרץ. רבים מהבקרות החיוביות ששימשו בשלב מוקדם היו דגימות וירוסים ממשיות מחולי COVID-19, שהיו נדירות בפברואר וכתוצאה מכך כמעט בלתי אפשרי להשיגן. למעבדות רבות פשוט לא היו בקרות חיוביות, מה שגרם להן לא לבצע בדיקות, ואלו שיכלו היו מוצפים במהירות. כתוצאה מכך, אנשים רבים עם הנגיף לא ידעו שיש להם אותו וחשפו את האנשים סביבם.

אבל גם כשהם זמינים יותר, לסוגי הבקרות החיוביות המשמשות כיום בבדיקות COVID-19, שאינן כוללות בדיקות כמו זו של צ'אן, יש חסרונות נוספים. אפשרות אחת היא להשתמש בדגימות של חולים, אבל זה מגביר את הסיכון שמדענים שעושים את הבדיקה יידבקו בעצמם. מדענים יכולים גם להשתמש בשברי חומר גנטי שהם מייצרים במעבדה, שאינם יכולים לשכפל והם קטנים מכדי להוות סיכון לזיהום. אבל צריך לשמור אותם קרים מאוד או שהם יתפרקו. זה מייקר את התהליך ומציב אתגרים לוגיסטיים למקומות עם פחות משאבים. ישנן כמה שיטות בקרה חיובית שאין צורך לשמור אותן קרות. אבל בגלל שהם שברים מוכנים מראש של חומר גנטי, הם לא יכולים לעבור תהליך בתחילת הבדיקה שמחלץ שבר של חומר גנטי מהדגימה. מכיוון שלא ניתן להשתמש בסוגים אלה של בקרות חיוביות במהלך תהליך המיצוי, היא אומרת, מדענים המשתמשים בהם לעולם לא יידעו אם משהו השתבש בשלב מוקדם זה.

מכיוון שהם סוג אחר של בקרה חיובית, הבדיקות יפתרו את כל הבעיות הללו, אומר צ'אן. החומר הגנטי בתוך הגשושית לא יתפרק גם כאשר הוא לא נשמר קר, והחלקיק יפעל גם כבקרה עבור כל שלב של בדיקת PCR מכיוון שהוא עדיין מכיל חומר גנטי רלוונטי שניתן לחלץ בשלבים המוקדמים. . חשוב לציין, אין בהם שום וירוס חי, כך שהם לא מסתכנים בהדבקה של מדענים.

סרטון קשור: איך יוצרי הסרטים האלה הכינו סרט תיעודי על מגיפה במהלך מגיפה

כדי ליצור את הבדיקות, החוקרים השתמשו בשתי שיטות שונות. שיטה אחת כללה גידול פרות, או אפונה שחורת עיניים, והדבקה בנגיף פרה chlorotic mottle (CCMV). לאחר שהצמחים גדלו ונדבקו, צ'אן "קצר" את הנגיפים, וחילץ אותם מהצמח. לאחר מכן, היא הסירה את כל החומר הגנטי של הנגיף והחליפה אותו ב-RNA של קורונה. כתוצאה מכך, הבדיקה עשויה מנגיף הצמח ו-RNA של וירוס הקורונה. במחקר, החוקרים מציינים גם את "קליפות" וירוס ה-CCMV ניתן לאחסן בנפרד ולהחדיר את RNA הקורונה בתוכם מאוחר יותר. זה מאפשר לשנות מעט את ה-RNA לפי הצורך ולהשתמש בבדיקות לבדיקת מספר זנים שונים של נגיף הקורונה, אם יופיעו חדשים.

החוקרים נדבקו גם בשכיחותEscherichia coliחיידקים עם צורה שונה של וירוס בשם Qβ ("Q beta") שהם החדירו לתוכו RNA של קורונה. הE. coliהגיב בדיוק כמו שאנחנו מגיבים כשאנחנו חולים - זה הפך למפעל וירוסים, שייצר אינספור עותקים של וירוס Qβ. הווירוסים שהE. coliשיוצרו היו בדיקות מוכנות - בין החומר הגנטי של כל וירוס Qβ הסתתר שבר של RNA של נגיף הקורונה. שני הגשושיות יכלו לעבור את תהליך בדיקת ה-COVID-19 בדיוק כמו וירוס אמיתי, ואם הכל ילך כשורה, תמיד יבדקו חיוביים מכיוון שהם מכילים פיסות קטנות של וירוס קורונה בצורה של RNA.

החוקרים בדקו את עמידות הגשושיות על ידי חשיפתן לטמפרטורת החדר למשך חודש. מכיוון שהמעבדה נמצאת בסן דייגו, הבדיקות נשמרו בטמפרטורת חדר חמה יותר של 20-25 מעלות צלזיוס (68-77 מעלות פרנהייט). לאחר חודש, כ-70% מהבדיקות עדיין היו ניתנות לשימוש, מה שמאשר שניתן לשמור אותן בתנאי טמפרטורת החדר לתקופות ממושכות.

יאנג אומר שכל זה נראה מבטיח, אם לא חדש. למעשה, שטיינמץ וצ'אן התחילו את המחקר הזה מכיוון שהמעבדה של שטיינמץ פיתחה בדיקות דומות לבדיקת אבולה ב-2016. שתי חברות תרופות כבר מייצרות וירוסים מזויפים הקשורים לבדיקת COVID-19. בעוד שהבדיקות החדשות במחקר UCSD אינן משמשות לבדיקה, יאנג אומר שלשיטות החדשות יש פוטנציאל להיות הרבה יותר זול ויעיל מזו שהחברות הללו משתמשות בהן, במיוחד מכיוון שה-E. coli הם נפוצים וקלים לייצור. הרבה במעבדה, ויעיל כמו העתקת וירוסים. אבל המחקר הזה לא מספק תוכניות מפורטות לייצור בקנה מידה גדול של הגשושיות מחוץ למעבדת UCSD - הוא רק מראה שהשיטות יכולות לעבוד.

ובכל זאת, יאנג אומר שאין סיבה שהשיטות, במיוחד היעילות ביותרE. coliהשיטה, לא תעבוד בקנה מידה מסיבי. למעשה, הוא אומר שהטכנולוגיה יכולה להיות קריטית לא רק במלחמה במגיפה הזו, אלא בסיוע להתמודדות עם המגיפה הבאה. לדבריו, ארה"ב צריכה לשקול להקים מערכת המאפשרת ייצור מהיר של בקרות חיוביות ברגע שמזהה וירוס חדש. כך נוכל להימנע מהטעויות של פברואר האחרון.

"זה משהו בעיניי שנמצא בראש סדר העדיפויות", הוא אומר.