מחקרים - נגיף הקורונה

בטכניון פותחה שיטה חדשנית לאבחון קורונה ללא צורך בהגברת PCR

צוות בפקולטה להנדסה ביו רפואית בטכניון פיתח בדיקה מהירה ומדויקת לנוכחות נגיף קורונה על סמך ספירה וכימות מולקולות RNA בודדות, המייתרת את השימוש בהגברת PCR

פרופ' עמית מלר, הפקולטה להנדסה ביורפואית בטכניון. "השיטה פועלת באמצעות התקן ננו-חיישנים פשוט, ללא צורך בתהליכים הפוגעים ברגישות הבדיקה ובמהימנותה". צילום: ניצן זהר

צוות מהפקולטה להנדסה רפואית בטכניון, יחד עם עמיתים מבית החולים "שריטה" בברלין, פיתח שיטה חדשנית בעלת דיוק גבוה לאבחון קורונה ללא צורך בהגברת PCR. בשיטה שפותחה מזוהה נוכחות הנגיף SARS-CoV-2 בדגימה על סמך ספירה וכימות מולקולות RNA בודדות.

הדו"ח על הפתוח והמחקר פורסם בחודש שעבר ב-ACS Nano. הובילו את הפרויקט פרופ' עמית מלר והפוסט-דוקטורנטית ד"ר יאנה רוזבסקי.

בדיקת RT-qPCR, הנהוגה כיום לאבחון Covid-19, מבוססת על שורה של שלבי הכנה ובהם איסוף הדגימה מהנבדק באמצעות מטוש, "פתיחה" של הנגיף כדי לחשוף את החומר הגנטי שבתוכו ומיצוי החומר הגנטי של ה-RNA. לאחר מכן מגיע שלב ה-RT, "שיעתוק לאחור", בו מתורגמים רצפי ה-RNA לרצפי DNA ואחריו שלב ה-PCR ("הגברה מעריכית") שמכפיל שוב ושוב את מולקולות ה-DNA כדי להגיע לכמות המאפשרת דגימה שלהן בתמיסה וקביעה אם אכן מדובר ב-DNA של SARS-CoV-2.

בדיקת RT-qPCR היא לכן תהליך ממושך המצריך חומרים מיוחדים (ריאגנטים), ציוד מעבדה יקר ואנשי מקצוע מנוסים. מחקרים שנערכו באחרונה מעידים כי תוצאות הבדיקה עשויות להשתנות מיום ליום וכי בתהליך ההגברה המאסיבי עלולות להיווצר טעויות משמעותיות. זה הרקע למאמץ כלל עולמי לפיתוח שיטות מהירות, זולות ומדויקות יותר - אתגר מורכב כשלעצמו, ובמיוחד כאשר מולקולות הנגיף מועטות ואינן תופסות חלק משמעותי בדגימה.

שיטת האבחון החדשנית שמציגה קבוצת המחקר במאמר שפורסם מבוססת על טכנולוגיה מקורית שפרופ' מלר מפתח בעשור האחרון: טכנולוגיה שיעילותה הודגמה בהקשרים רבים אחרים ומטרתה: single-molecule sensing, כלומר אבחון קליני על סמך אנליזה של מולקולות ביולוגיות בודדות, ללא צורך בדגימות גדולות המכילות העתקים רבים של אותה מולקולה.

טכנולוגיה זו, שפותחה בין השאר לצורך אבחון תאי סרטן על סמך סמנים ביולוגיים, מבוססת על משיכת מולקולות ביולוגיות כגון DNA באמצעות שדה חשמלי לתוך "חריר ננו-מטרי" המכיל חיישנים חשמליים או אופטיים. הפלט האלקטרוני עובר ניתוח חישובי המאפשר זיהוי וספירה ישירה ומיידית של המולקולות.

גישה זו פותחת אפשרות למזעור מערכות החישה המולקולריות תוך שיפור בדיוק ובאמינות של הבדיקות והרחבתן למקרים שבהם הגברת ה-PCR איננה יעילה או שהיא פוגעת במהימנות הבדיקה.

המאמר שפורסם מציג יישומים של שיטה זו בשני הקשרים: איתור מולקולות RNA המדווחות על היווצרות סרטן גרורתי ואבחון קורונה.

בשני המקרים פיתחו החוקרים תהליך לפירוק אנזימטי של כל מולקולות הרקע מלבד מולקולות המטרה הרלוונטיות.  בהקשר הראשון הדגימו החוקרים את פוטנציאל השיטה לטובת גילוי מוקדם של סרטן גרורתי, וזאת על ידי כימות עוצמת ההתבטאות של MACC1 - אחד הגנים החיוניים למעבר למצב גרורתי. הודות לרגישותה הרבה, הצליחה הטכניקה החדשה לכמת את התבטאות הגן במדויק בתאים סרטניים מתחילת המחלה – אתגר שטכנולוגיות מבוססות PCR כשלו בו.

בהקשר השני החוקרים כימתו באותה שיטה את מולקולות ה-RNA של נגיף SARS-CoV-2. השיטה המוצגת במאמר, RT-qNP, אינה השיטה הראשונה לאנליזה של מולקולה בודדת, אולם בניגוד לקודמותיה היא מייתרת תהליכים מקדימים המכניסים "רעש" וחוסר דיוק למערכת. שניים מתהליכים "מרעישים" אלה הם טיהור הדגימה, המוביל לאובדן של רוב הסמנים הביולוגיים המשמעותיים, והגברה של מולקולות ה-DNA המובילה כאמור לשגיאות ולאבחון שגוי.

פרופ' מלר: "השיטה שלנו מאפשרת חישה כמותית של הביטוי הגנטי של המולקולה באמצעות התקן מבוסס ננו-חיישנים, התקן פשוט יחסית, ללא צורך בטיהור הדגימה וללא צורך בהגברה שהם תהליכים הפוגעים ברגישות הבדיקה ובמהימנותה.

"הראינו שהטכנולוגיה שלנו משמרת במשך כל התהליך את רמת הביטוי הגנטי של מולקולות ה-RNA המקוריות. כך מושגת אנליזה מדויקת יותר, החיונית בשני ההקשרים הנדונים, סרטן גרורתי ונגיף SARS-CoV-2".

קבוצת המחקר של פרופ' מלר מעריכה שמערכת החישה המבוססת ננו-חרירים עתידה להפוך להתקן נייד ולייתר את השימוש בציוד מעבדתי מסורבל. מחקר זה ממשיך לאפיקים טכנולוגיים וקליניים בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון תוך שיתוף פעולה עם בנק הדגימות (biobank) במרכז הרפואי רמב"ם. בה בעת נעשים צעדים למסחור הטכנולוגיה הזאת כדי להביאה בהקדם האפשרי לשימוש רחב.

השתתפו במחקר ד"ר טל גלבוע, ד"ר קסנדר ון-קוטן וד"ר דיאנה הוטנר וכן פרופ' אולריקה שטיין ממרכז מקס דלברוק לרפואה מולקולרית ומבית החולים "שריטה" בברלין.

המחקר נתמך על ידי האיחוד האירופאי (מענק ERC במסגרת תכנית Horizon 2020 של הנציבות האירופאית למחקר), קרן המדע הלאומית (ISF) ותכנית SignGene התומכת במשתלמים לדוקטורט.

נושאים קשורים:  הטכניון,  ביורפואה,  בדיקה לקורונה,  פרופ' עמית מלר,  חדשות,  קורונה,  PCR
תגובות
 
אנונימי/ת
13.10.2020, 10:24

איך אפשר לזהות וירוס אם הוא מעולם לא בודד
מסמך שפורסם ביולי 20 על ידי ה-FDA (עמוד 39) ובו מציגים בצורה הכי ברורה שהוירוס המכונה קוביד-19 מעולם לא בודד ובכל זאת הם מעריכים את אמינות הבדיקה ב-95%... איפה המדע?! האם זהו המדע הטוב ביותר?!
https://www.bmj.com/content/371/bmj.m3925/rr-0
The analytical sensitivity of the rRT-PCR assays contained in the CDC 2019 Novel Coronavirus (2019- nCoV) Real-Time RT-PCR Diagnostic Panel were determined in Limit of Detection studies. Since no quantified virus isolates of the 2019-nCoV are currently available,
https://www.fda.gov/media/134922/download

אנונימי/ת
13.10.2020, 10:50

ישר כח לעמית מלר וליאנה רוזבסקי.מקווה שזמן ההנגשה של הבדיקה שפיתחתם יקוצר!
בעזרת השם נמגר את המגפה!!!