تطوير جهاز يفحص مكونات الدم معا في الوقت الحقيقي

طوّر باحثون من قسم الهندسة الكهربائية وقسم الأشعة في جامعة ستانفورد الأمريكية، جهازا جديدا يفحص مجموعة من مكونات الدم معا في الوقت الحقيقي، حيث يعمل بمثابة مختبر في رقاقة واحدة تحول لقطات اختبار الدم إلى أفلام مستمرة من اللقطات، وذلك بدلا من طرق اختبارات الدم المعروفة، والتي تنطوي على فحص لقطة واحدة فقط من الدم، لتشخيص حالة أو مرض بشكل فردي.

وقال توم سوه، الباحث المشارك في الدراسة، وفقا لما ذكره موقع Technology Org العلمي، اليوم الخميس: "يتميز فحص الدم بقوته التشخيصية للأمراض، ولكنه لا يستطيع إخبارك مثلا ما إذا كانت مستويات الأنسولين أو الجلوكوز في ارتفاع أو تناقص معا في المريض، حيث إن معرفة اتجاه التغيير في الدم أمر مهم".

وأنشأ الباحثون التقنية الجديدة، لتوفير هذه القطعة الحاسمة من المعلومات المفقودة، حيث صمموا جهازا أطلقوا عليه اسم "ELISA" أو "الإليزا في الوقت الحقيقي"، إذ إنه قادر على إجراء العديد من اختبارات الدم بسرعة كبيرة، ثم جمع النتائج الفردية معا لتمكين المراقبة المستمرة في الوقت الحقيقي لكيمياء دم المريض، وذلك بدلا من أخذ لقطة سريعة.

واستخدم الفريق البحثي، الجهاز للكشف عن مستويات الأنسولين والجلوكوز في وقت واحد، لدى فئران حية مصابة بداء السكري في المختبر.

وقال الباحثون: "إن أداتهم قادرة على فحص أكثر من ذلك بكثير؛ لأنه يمكن تعديلها بسهولة لمراقبة أي بروتين تقريبا أو علامات حيوية لأمراض متنوعة عن طريق الدم".

ويعتمد نظام الفريق البحثي من الناحية التكنولوجية، على تقنية فحص موجودة وتسمى الإليزا ELISA، حيث تعتبر هذه التقنية المعيار الذهبي للكشف عن الجزيئات الحيوية في الجسم، منذ أوائل عام 1970.

ويمكن لهذه التقنية تحديد الأحماض الأمينية "ببتيد" وبروتين أو جسم مضاد أو أي هرمون في الدم تقريبا، حيث تعتبر جيدة في تحديد الحساسية.

كما ويُستخدم فحص الإليزا، لاكتشاف الفيروسات مثل فيروس العوز المناعي البشري (HIV) إيدز، وفيروس غرب النيل، والفيروس التاجي سارس-كوف-2 المسبب للفيروس التاجي المستجد كوفيد 19.

وقال سوه: "نقوم بعمل فحص الإليزا بشكل مستمر، في الوقت الحقيقي، حيث إنه في الأساس معمل كامل داخل شريحة ذات أنابيب صغيرة وصمامات أرفع من شعرة الإنسان، وتحقن إبرة في وريد المريض من دوائر صغيرة للجهاز، ليتم إجراء الفحص.

ويتم مراقبة الجسم المستهدف في الدم عبر كاميرا عالية السرعة، وبناء على مدى توهج عينة الدم، يمكن للعلماء ليس فقط تحديد ما إذا كان البروتين المستهدف موجودا أم لا، ولكن أيضا مستوى تركيزه.

وكلما كان الجزيء المستهدف موجودا في الدم، ستكون العينة أكثر توهجا.

وقد يكون فحص الإليزا في الوقت الفعلي بمثابة نعمة للبحوث الطبية الحيوية، وتقديم ملاحظات فورية ومفصلة لفعالية الأدوية والعلاجات الأخرى.

ويعتقد سوه أن الجهاز سيكون أكثر فائدة في وحدات العناية المركزة وغرف الطوارئ، حيث يكون الوقت والدقة من الأمور الجوهرية.

وعلى سبيل المثال، أشار سوه إلى "عاصفة بروتين السيتوكين" الناجمة عن مرض كوفيد -19، عندما يبدأ الجهاز المناعي للمريض في حالة تأهب دفاعي عالٍ، وينتج حمولات من بروتينات إشارات مكافحة الأمراض تسمى السيتوكينات.

وفي بعض الأمثلة، يفشل الجسم في تقليل مستوى التهديد حتى بعد السيطرة على المرض، وبدلا من ذلك يُنتج المزيد والمزيد من السيتوكينات، مما قد يؤدي إلى تعفن الدم وفشل الأعضاء الداخلية.

ويتصور سوه تصميم نسخة مستقبلية من فحص الإليزا في الوقت الحقيقي، تخبر الأطباء ما إذا كانت مستويات السيتوكين لدى المريض تتناقص أو تستجيب للعلاج.

ويعمل الباحثون على تعديل الجهاز لقياس علامة السيتوكين والمعروفة باسم IL-6، حيث إنه في الطرق التقليدية يجب إرسال اختبارات IL-6 إلى معمل للمعالجة، ويستغرق الحصول على النتائج ثلاثة أيام.

وقال سوه: "في حالة تعفن الدم، فإن الوقت هو المفتاح وكل ساعة تمر تزيد من احتمالية الموت بنسبة 8 %"، حيث إن المرضى ليس لديهم الوقت لإجراء اختبار واحد لثلاثة أيام"، مبينا أن تقنيتهم يمكن أن تكون المنقذة لذلك.