גרסה חדשה של mpox אנושי גבתה את חייהם של כ-5% מהאנשים שדווחו על זיהומים ברפובליקה הדמוקרטית של קונגו מאז 2023, רבים מהם ילדים. מאז הוא התפשט לכמה מדינות אחרות. ארגון הבריאות העולמי הכריז על ההתפרצות כמצב חירום לבריאות הציבור של דאגה בינלאומית ב-14 באוגוסט. בנוסף, גרסה שונה אך קטלנית של mpox הייתה אחראית להתפרצות שהתפשטה ליותר מ-100 מדינות מאז 2022.
קיים צורך דחוף בכלי אבחון מהירים וחסכוניים יותר כדי לבלום את התפשטות ה-mpox ולהתכונן לאפשרות של מגיפה עולמית עתידית. חוקרים מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת קליפורניה, אוניברסיטת בוסטון, ועמיתיהם פיתחו כעת חיישן ביולוגי אופטי שיכול לזהות במהירות את אבעבועות הקופים, הנגיף שגורם ל-mpox. הטכנולוגיה יכולה לאפשר לרופאים לאבחן את המחלה בנקודת הטיפול במקום לחכות לתוצאות מעבדה. המחקר פורסם ב-14 בנובמבר 2024 ב חיישנים ביולוגיים וביו-אלקטרוניקה.
במרפאה, תסמיני mpox כגון חום, כאב, פריחות ונגעים דומים לאלו של זיהומים ויראליים רבים אחרים, אומרת פרטה ריי, מדען שותף בפרויקט בבית הספר לרפואה של UC San Diego וחוקרת שותפה במחקר. "אז רק על ידי הסתכלות על המטופל, לא קל לרופאים להבחין בין אבעבועות קוף למחלות אחרות".
יתרה מכך, תגובת שרשרת פולימראז (PCR) היא כיום השיטה המאושרת היחידה לאבחון mpox. זה יקר, דורש מעבדה, ויכול לקחת ימים או שבועות עד לקבלת תוצאות. "שילוב קטלני כאשר יש מגיפה או מגפה המתפשטת במהירות", אמר ריי.
החיפוש אחר אבחון מולקולרי טוב יותר עבור mpox מסתמך על יותר מ-10 שנות מחקר במעבדתו של Selim Ünlü, פרופסור מכובד להנדסה באוניברסיטת בוסטון (BU) וחוקר ראשי במחקר. המעבדה פיתחה חיישנים ביולוגיים אופטיים לזיהוי הנגיפים הגורמים בין היתר לקדחת דימום אבולה ול-COVID-19. הצוות של ריי ב-UC סן דייגו שיתף פעולה עם המעבדה של Ünlü, סיפק מומחיות ביולוגית ודגימות מאומתות לצוות ההנדסה של Ünlü.
המחקר, בהובלת הסופרת הראשונה Mete Aslan, Ph.D. סטודנט להנדסת חשמל ואלקטרוניקה ב-BU, השתמש בפלטפורמת זיהוי דיגיטלית בשם Pixel-Diversity interferometric reflectance imaging sensor, או PD-IRIS, כדי לזהות את הנגיף.
החוקרים השתמשו בדגימות שנאספו מנגעים של מטופל ב-UC San Diego Health עם mpox שאושר במעבדה. הם הדגרו לזמן קצר את הדגימות עם נוגדנים חד שבטיים לאבעבועות רוח שסופקו על ידי המעבדה של ריי הנקשרים לחלבונים על פני הנגיף. קומפלקס הנגיף-נוגדנים הועבר לאחר מכן לחדרים זעירים על פני השטח של שבבי סיליקון על החיישן שטופלו כדי לתקן את הננו-חלקיקים הללו.
הבהקת אורכי גל מדויקים של אור אדום וכחול בו-זמנית על השבבים גרמה להפרעה, מה שהביא לתגובות מעט שונות כאשר ננו-חלקיקים של נוגדנים לוירוס היו נוכחים. נעשה שימוש במצלמה צבעונית כדי לזהות את האות הקטן הזה ולספור חלקיקים בודדים עם רגישות גבוהה.
אתה לא מנסה לראות את האור המפוזר מחלקיק הנגיף עצמו, אלא אתה מסתכל על החתימה האינטרפרומטרית של שדה האור המפוזר מעורבב עם השדה שמשתקף מפני השטח של השבב".
סלים Ünlü, פרופסור מכובד להנדסה באוניברסיטת בוסטון (BU)
הוא משווה את התהליך לרדיו FM, אשר מערבב אות חלש המכיל מידע עם אות נושא חזק יותר באותו תדר, אשר בתורו, מגביר את האות החלש.
המדענים ניתחו גם דגימות של וירוס הרפס סימפלקס ואבעבועות פרה, שיש להן מצגות קליניות דומות ל-mpox. מבחן הביוסנסור הבחין בקלות בין דגימות mpox לבין וירוסים אחרים אלה, והוכיח כי הספציפיות של המבחן חיונית להבחין בין mpox למחלות ויראליות נפוצות אלו.
"בתוך שתי דקות, אנחנו יכולים לדעת אם למישהו יש אבעבועות קופים או לא," אמר ריי. "מאסוף דגימות הנגיף ועד קבלת הנתונים בזמן אמת לוקח בערך 20 דקות."
במרפאה, מהירות הבדיקה תאפשר לספקי שירותי בריאות לאבחן מקרי mpox הרבה יותר מהר מאשר שליחת דגימות למעבדה. זה חשוב במיוחד להאטת התפשטות הקהילה במדינות שבהן משאבי הבריאות דלים. רופאים יכולים גם להתחיל טיפול, אם זמין, מהר יותר.
ריי צופה שהבדיקות ייוצרו בהמוניות כערכות ונמכרות למרפאות, מה שמפחית עוד יותר את העלויות. ניתן להשתמש בערכה בודדת באריזה לבדיקת מגוון וירוסים, כגון עגבת או HIV.
"השבב יהיה זהה," אמר ריי. "הדבר היחיד שיהיה שונה כאן הוא הנוגדן המקשר שיהיה ספציפי לנגיף מסוים."
ריי ו-Ünlü עובדים יחד לקראת מטרת המסחור, לא רק כדי לתת מענה לצורך הדחוף במבחני mpox מהירים ברפובליקה הדמוקרטית של קונגו, אלא גם כדי למנוע מההתפרצויות להפוך למגפות. עם זאת, החוקרים אומרים שהמאמץ הזה ידרוש תמיכה ממשלתית מכיוון שיש שוק קטן לאבחון המתייחס לאיומים עתידיים.
"אם לא נטפל במגיפה הספציפית הזו כרגע, היא לא תהיה מוגבלת בתוך אפריקה", אמר ריי.
מחברים נוספים במחקר כוללים: הווארד בריקנר, אלכס אי. קלארק, אהרון פ. קרלין, אוניברסיטת סן דייגו; אליף סימור, iRiS Kinetics, מרכז האינקובציה העסקית של אוניברסיטת בוסטון; Michael B. Townsend, Panayampalli S. Satheshkumar, מרכזים לבקרת מחלות ומניעתן; איריס סלבי, אוניברסיטת בוסטון; מייגן ריילי, axiVEND.
המחקר מומן, בחלקו, על ידי המכון הלאומי לאלרגיה ומחלות זיהומיות במכוני הבריאות הלאומיים (P30 AI036214), והקרן הלאומית למדע (NSF-TT PFI 2329817).
