لا حاجة إلى معمل: يمكن للتكنولوجيا الجديدة أن تشخص العدوى في دقائق – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

No lab required: New technology can diagnose infections in minutes
(McMaster University – بواسطة: جامعة ماكماستر) 

ملخص المقالة:

فكرة زيارة مكتب الطبيب مع ظهور أعراض المرض والخروج بتشخيص مؤكد علميًا هي أقرب إلى الواقع بسبب التكنولوجيا الجديدة التي طورها باحثو الهندسة والكيمياء الحيوية والطبيون في جامعة ماكماستر الكندية، حيث قاموا بدمج مهاراتهم لإنشاء اختبار سريع محمول باليد للعدوى البكتيرية يمكن أن ينتج عنه نتائج دقيقة وموثوقة في أقل من ساعة، مما يلغي الحاجة إلى إرسال عينات إلى المختبر. وتستخدم التكنولوجيا الجديدة القائمة على الحمض النووي جهازًا محمولًا يشبه جهاز مراقبة نسبة السكر في الدم. وتحلل الرقاقة الدقيقة قطرة من سوائل الجسم مثل الدم أو البول أو اللعاب، باستخدام جزيئات يمكنها اكتشاف توقيع البروتين المحدد للعدوى. ويتم توصيل الجهاز، بحجم “يو اس بي” (USB) بهاتف ذكي يعرض النتيجة.

( المقالة )

إن فكرة زيارة مكتب الطبيب مع ظهور أعراض المرض والخروج بتشخيص مؤكد علميًا هي أقرب إلى الواقع بسبب التكنولوجيا الجديدة التي طورها باحثون في جامعة ماكماستر الكندية.

وقام باحثو الهندسة والكيمياء الحيوية والطبيون من جميع أنحاء الحرم الجامعي بدمج مهاراتهم لإنشاء اختبار سريع محمول باليد للعدوى البكتيرية يمكن أن ينتج عنه نتائج دقيقة وموثوقة في أقل من ساعة، مما يلغي الحاجة إلى إرسال عينات إلى المختبر.

ويصف بحثهم المتعلق بإثبات المفهوم، الذي نُشر اليوم في مجلة “كيمياء الطبيعة” (Nature Chemistry) ، على وجه التحديد فعالية الاختبار في تشخيص التهابات المسالك البولية من عينات سريرية حقيقية. ويقوم الباحثون بتكييف الاختبار لاكتشاف أشكال أخرى من البكتيريا وللتشخيص السريع للفيروسات، بما في ذلك كوفيد-19. كما يخططون لاختبار قابليته للتطبيق في الكشف عن علامات السرطان.

“سيعني ذلك أن المرضى يمكنهم الحصول على علاج أفضل ونتائج أسرع وتجنب المضاعفات الخطيرة. ويمكنه أيضًا تجنب الاستخدام غير الضروري للمضادات الحيوية، وهو أمر يمكن أن يكسبنا الوقت في المعركة ضد مقاومة مضادات الميكروبات” ، كما تقول البروفيسور ليلى سليماني، مؤلفة مشاركة في الورقة العلمية وأستاذ مشارك في الفيزياء الهندسية.

“هذا سيمنح الأطباء العلم لدعم ما يشتبهون به بالفعل بناءً على مهاراتهم وخبراتهم”، كما يقول المؤلف المشارك في المقابلة البروفيسور ينغفو لي،  أستاذ الكيمياء الحيوية والعلوم الطبية الحيوية.

وتستخدم التكنولوجيا الجديدة القائمة على الحمض النووي جهازًا محمولًا يشبه جهاز مراقبة نسبة السكر في الدم. وتحلل الرقاقة الدقيقة قطرة من سوائل الجسم مثل الدم أو البول أو اللعاب، باستخدام جزيئات يمكنها اكتشاف توقيع البروتين المحدد للعدوى. ويتم توصيل الجهاز، بحجم “يو اس بي” (USB) بهاتف ذكي يعرض النتيجة.

ويجمع اختراع الكهروكيميائية تكنولوجيا الهندسة التي وضعتها البروفيسور سليماني وفريقها مع التكنولوجيا الحيوية التي وضعتها البروفيسور لي وزميله دينغران تشانغ. لقد عملوا مع طبيب الأمراض المعدية البروفيسور ماريك سميجا، أستاذ الطب الذي قدم عينات من مرضى حقيقيين، ومع البروفيسور تود هواري، أستاذ الهندسة الكيميائية.

ويقول لي: “كعلماء، نريد تمكين الأشياء، فنحن على دراية بمبادئ علمية وهندسية مختلفة، وعندما تضعهم معًا لمساعدة الناس، فهذا شعور خاص. امتلاك فرصة للتأثير على المجتمع هو السبب في أننا كل هذا العمل”.

وتتطلب الممارسة الحالية عادةً إرسال عينات إلى المختبرات لزراعتها، وهي عملية قد تستغرق أيامًا. ويمكن أن يؤدي تقديم نتائج فورية للمرضى إلى تقليل انتشار العدوى وتحسين نوعية حياة المرضى وتبسيط عمل الأطباء المشغولين.

ويمكن للتكنولوجيا الجديدة أن تميز سلالات البكتيريا نفسها التي يمكن معالجتها بالمضادات الحيوية عن سلالات أخرى مقاومة للمضادات الحيوية، وهو تمييز حاسم يمكن أن يساعد في محاربة المشكلة المتنامية لمقاومة مضادات الميكروبات.

وتقول سليماني، التي تشغل كرسي كندا للأبحاث في الأجهزة الطبية الحيوية المصغرة: “حدد الأطباء تأخيرات الاختبار على أنها مشكلة تحتاج إلى حل، وأردنا بناء نظام يمكنه تقديم أكبر قدر ممكن من المعلومات للطبيب أثناء الزيارة الأولى للمريض”.

الباحثون في خضم اختبار تكيف نفس التكنولوجيا للفيروس الذي يسبب كوفيد-19،  باستخدام عينات من عيادة هاميلتون.

ويقول لي، وهو أيضًا عضو في معهد مايكل جروت لأبحاث الأمراض المعدية التابع لجامعة ماكماستر: “هذه التكنولوجيا متعددة الاستخدامات للغاية ونحن نقترب جدًا من استخدام نفس التكنولوجيا لاختبار كوفيد-19”.

ويستكشف الباحثون الموافقات التنظيمية والشراكات الصناعية لاستخدام التكنولوجيا على نطاق واسع في أسرع وقت ممكن، ليس فقط في كندا، ولكن في جميع أنحاء العالم، خاصةً حيث يكون الوصول إلى الاختبارات المعملية محدودًا أو غير موجود.

وتقول المؤلفة الرئيسية ريتشا باندي، زميل أبحاث ما بعد الدكتوراه في مختبر سليماني: “أعتقد أن هذه التكنولوجيا هي خطوة نحو إضفاء الطابع الديمقراطي على تشخيص الأمراض وإدارتها. هذه تقنية يمكن أن تذهب إلى أي مكان في العالم حيث تكون هناك حاجة للاختبار”.

*تمت الترجمة بتصرف

المصدر: 

https://phys.org/news/2021-06-lab-required-technology-infections-minutes.html

لمزيد من المعلومات: Integrating programmable DNAzymes with electrical readout for rapid and culture-free bacterial detection using a handheld platform, Nature Chemistry (2021). DOI: 10.1038/s41557-021-00718-x , www.nature.com/articles/s41557-021-00718-x