يمكن لأجهزة الاستشعار الحيوية المعتمدة على الأبتمر أن تُحدث ثورة في الكشف عن الفيروسات

يمكن لأجهزة الاستشعار الحيوية المعتمدة على الأبتمر أن تُحدث ثورة في الكشف عن الفيروسات

يعد الكشف السريع والموثوق عن الفيروسات أحد أهم الأدوات للسيطرة على تفشي المرض، بدءًا من الأنفلونزا الموسمية وحتى الأوبئة العالمية مثل كوفيد-19. مراجعة جديدة نشرت فيملوث حيوييسلط الضوء على التطورات الرئيسية في فئة واعدة من أدوات التشخيص المعروفة باسم أجهزة الاستشعار الحيوية القائمة على الأبتمر والتي يمكن أن تساعد في تقديم اختبار فيروسات أسرع وأرخص وأكثر قابلية للحمل في العيادات والمجتمعات والميدان.

تبحث الدراسة، التي أجراها باحثون في جامعة داليان للتكنولوجيا، في كيفية تصنيع خيوط قصيرة من الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي، تسمى الأبتامرات، ودمجها في أجهزة الاستشعار الحيوية من الجيل التالي للكشف عن الفيروسات. يمكن للأبتامرات الارتباط بالفيروسات بدقة عالية، على غرار الأجسام المضادة، ولكن من الأسهل إنتاجها، وأكثر استقرارًا في درجات الحرارة المرتفعة، وأسهل في التعديل لتناسب منصات الاستشعار المختلفة.

يعد الكشف الموثوق عن الفيروسات أساس كل استجابة للصحة العامة تقريبًا، بدءًا من تشخيص المريض وحتى مراقبة تفشي المرض. تظهر مراجعتنا أن أجهزة الاستشعار الحيوية القائمة على الأبتمر تعمل بسرعة على سد الفجوة بين الدقة المختبرية والتطبيق العملي.

جيوشينغ لي، المؤلف المقابل

لعبت الطرق التقليدية للكشف عن الفيروسات مثل زراعة الخلايا واختبار المستضد وتفاعل البوليميراز المتسلسل دورًا أساسيًا في مكافحة الأمراض ولكنها تأتي مع مقايضات. زراعة الخلايا بطيئة وتتطلب مرافق خاصة. قد تفتقر اختبارات المستضد إلى الحساسية. يعد تفاعل البوليميراز المتسلسل دقيقًا للغاية ولكنه يتطلب أدوات باهظة الثمن وموظفين مدربين. يمكن أن تؤدي هذه القيود إلى تأخير الكشف، خاصة في البيئات منخفضة الموارد أو ذات الطلب المرتفع.

تقدم أجهزة الاستشعار الحيوية المعتمدة على الأبتمر نهجًا مختلفًا. يتم اختيار الأبتامرات في المختبر من خلال عملية تسمى SELEX، والتي تحدد التسلسلات التي ترتبط بإحكام وبشكل خاص بالأهداف الفيروسية. وعلى عكس الأجسام المضادة، فإن الأبتامرات اصطناعية بالكامل، مما يسمح بالتحكم الدقيق في بنيتها وأدائها وتكلفتها.

توضح المراجعة الابتكارات الحديثة في اختيار الأبتامرات ضد البروتينات الفيروسية أو جزيئات الفيروس بأكملها، بما في ذلك تقنيات SELEX المتقدمة التي تعمل على تحسين السرعة والكفاءة والأداء المرتبط. تسمح هذه التطورات للأبتامات بمواكبة الفيروسات سريعة التحور، وهو ما يمثل تحديًا مستمرًا للعديد من أدوات التشخيص.

بمجرد اختيارها، يمكن دمج الأبتامرات في مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار الحيوية التي تحول ارتباط الفيروس إلى إشارة قابلة للقياس. يصف المؤلفون أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية التي تولد إشارات كهربائية، وفحوصات الفلورسنت ومتغيرات اللون التي يمكن قراءتها بصريًا، والمنصات البصرية المتقدمة، مثل رنين البلازمون السطحي، وتشتت رامان المعزز على السطح، من أجل الكشف شديد الحساسية.

وقال المؤلف المشارك منغ ليو: "يمكن تطوير أجهزة الاستشعار الحيوية هذه للاختبار السريع خارج المختبرات التقليدية". "يمكن لبعض المنصات تقديم النتائج في دقائق، وتتطلب الحد الأدنى من إعداد العينات، ويمكن تشغيلها بأجهزة محمولة أو محمولة باليد."

الأهم من ذلك، أن المراجعة تؤكد أن أجهزة الاستشعار الحيوية القائمة على الأبتمر لا تقتصر على التشخيص السريري. كما أنها تُظهر إمكانات كبيرة للرصد البيئي وسلامة الأغذية وأنظمة الإنذار المبكر التي تكتشف الفيروسات على الأسطح أو في الماء أو في الهواء قبل تصاعد تفشي المرض.

يعالج المؤلفون أيضًا التحديات المتبقية، بما في ذلك التحقق من الصحة على نطاق واسع، والتوحيد القياسي، والتكامل في سير عمل الاختبار في العالم الحقيقي. ويشيرون إلى أن الجمع بين تقنية الأبتمر والموائع الدقيقة والمواد النانوية وأدوات تحليل البيانات يمكن أن يزيد من تحسين الأداء والموثوقية.

وقال لي: "هدفنا هو توفير إطار واضح للباحثين والمطورين". "من خلال فهم نقاط القوة والعقبات المتبقية، يمكننا تسريع ترجمة أجهزة الاستشعار الحيوية هذه من المختبر إلى التطبيقات العملية."

مع استمرار العالم في الاستعداد لمواجهة التهديدات الفيروسية المستقبلية، يمكن أن تصبح أجهزة الاستشعار الحيوية القائمة على الأبتمر جزءًا مهمًا من مجموعة أدوات التشخيص العالمية، مما يوفر طريقة أسرع وأكثر مرونة لاكتشاف الفيروسات أينما ومتى ظهرت.

مصادر: