نموذج اختبار ورقي قد يساعد في التحقق من سلالات الإيبولا

يعطي الاختبار الجيني تغيرا بسيطا في اللون، إذ تتحول ألوان النقاط على ورقة الاختبار من اللون الأصفر إلى الأرجواني

من الممكن، خلال وقت قريب، أن تسهم أوراق تنشيف مبرمجة بالحمض النووي في إعطاء الأطباء نتيجة اختبار بسيط للمرض، قد يساعدهم في الكشف عن الإصابة خلال 30 دقيقة وبتكلفة لا تذكر.

وأثبت الباحثون أن هذه الطريقة تعمل عن طريق تطوير نموذج مبدئي للكشف عن فيروس الإيبولا خلال 12 ساعة فقط، واستخدام مواد لا تتعدى تكلفتها العشرين دولارا.

وتعتمد طريقة التشخيص الذكية هذه على مزيج من المكونات الحيوية التي تتضمن مادة الحمض النووي الريبي الجينية RNA.

ويقول الباحثون إن ذلك يمكن له أن يجفف عن طريق التبريد الشديد ويحفظ على ورقة عادية.

وقال جيم كولينز، كبير باحثي الفريق والأستاذ بجامعتي بوسطن وهارفارد الأمريكيتين، إنه يمكن للمسحوق البيولوجي أن ينشط بمجرد إضافة الماء إليه.

وقال في تصريح لبي بي سي: “دهشنا من كفاءة تلك المواد بعد أن جرى تجميدها وتجفيفها. وبمجرد إضافة السوائل إليها مرة أخرى، تعمل تلك الدوائر الحيوية الموجودة على تلك الأوراق الصغيرة وكأنها كانت موجودة داخل خلية حية.”

اقتحام جيني

ويشغل جيم كولينز موقعا رائدا في مجال البيولوجيا التركيبية، والذي أظهر بحثه المنشور عام 2000 إن الدوائر الجينية يمكن برمجتها بنفس طريقة برمجة الدوائر الإلكترونية، وشارك في بدء العمل بهذا النظام.

ومنذ ذلك الحين، أصبحت البيولوجيا التركيبية أداة قوية في البيولوجيا الأساسية، حيث يعمد الباحثون من خلالها إلى اقتحام البرامج الجينية للميكروبات من أجل دراسة عملياتها الحياتية، أو جعلها تتبع اسلوب مماثل للمعالج الرقمي.

وكان فريق كولينز قد عمل سابقا على إعادة برمجة البكتيريا لتصبح بمثابة جواسيس حيوية، تعمل على تسجيل ما يدور في جسم الحيوان أثناء مرورها في أمعائه.

إلا أن هذا النظام يتطلب مهارات خاصة، مما جعل الاستفادة منها قاصرا على عدد محدود من المعامل.

وأعلن الباحثون في دراستهم الجديدة، التي تحدثت عنها الدورية العلمية “سيل Cell”، عن نيتهم لجعل البيولوجيا التركيبية متاحة على نطاق أوسع.

ويقول البروفيسور لينغ تشونغ يو، الخبير في مجال إعادة البرمجة الحيوية بجامعة ديوك، إن فريق البحث قد نجح بكل تأكيد.

وأضاف قائلا: “تعتبر هذه الطريقة الورقية جذابة للغاية، حيث يمكن القيام بها في أي مكان، كما أنها ستمنح العلماء مجالا للبيولوجيا التركيبية بتكلفة زهيدة للغاية.”

يؤكد فريق البحث على أن فحص فيروس إيبولا ليس مناسبا للاستخدام في المناطق الموبوءة بالفيروس في الوقت الحالي

وتضم المواد الموجودة في ذلك المزيج الكيميائي الحيوي المجفف إنزيمات بسيطة تحتاج إليها البكتيريا، وجزيئات تمنح الطاقة للتفاعلات الكيميائية، وأحماضا أمينية تمثل مكونات بناء حياة الخلية، إلى جانب الريبوسومات الهامة، وهي جزيئيات ضخمة تعمل على قراءة المواد الجينية واستخدامها لتحويل تلك المكونات إلى بروتينات فعالة.

وفي الحالة السائلة، تستخدم خلاصة الخلية تلك بشكل روتيني في المعامل البيولوجية. ويتفق لينتشونغ يو مع فكرة كولينز بتجميد تلك الخلاصة بتبريدها مع جينات تركيبية.

وإلى جانب فكرة الكيمياء الحيوية الورقية، قدم فريق كولينز — بالتعاون مع بينغ يين من معهد “ويس” التابع لجامعة هارفارد — طريقة جديدة لبرمجة الحمض النووي الريبي RNA، وهي جزئيات وثيقة الصلة بالحمض النووي DNA، والتي تتعرف عليها الروبوسومات الموجودة فيها. و تسمح هذه الطريقة بجعل الدوائر الجينية أكثر مرونة عن الاسلوب السابق.

ويسمح النموذج الجديد للحمض النووي الريبي RNA باعادة برمجته ليقوم بالتفاعل والاستجابة لاى مدخل كيميائي حيوي معين، ثم يبدأ بعد ذلك الآلية الجينية الأخرى.

ويوضح كولينز قائلا “يقدم لنا ذلك مكونا حساسا قابلا للبرمجة يمكن تصميمه بطريقة سريعة وسهلة.

وتعتبر عملية اختبار الإيبولا التي جربها فريق البحث مع الطريقة الجديدة اختبارا لهذه الفكرة التي تظهر مدى مرونة خطوة البرمجة ذاتها.

وأضاف كولينز: “خلال فترة لا تتعدى 12 ساعة، نجح اثنان من فريق البحث في تطوير 24 مكونا حساسا من شأنها أن تتحقق من الأجزاء المختلفة لجينوم الإيبولا، ومن ثم تمييز ما بين سلسلة من السودان وأخرى من زائير.”

ويرى الباحثون، أنه وعلى العكس من ذلك، فإن اختبارات مضادات الأجسام التقليدية تستغرق شهورا وتكلف آلاف الدولارات للقيام بها.

استجابة سريعة

ويعطي الاختبار الجيني تغيرا بسيطا في اللون، إذ تتحول الورقة من اللون الأصفر إلى الأرجواني، ويظهر ذلك التغير في غضون نصف ساعة.

ومع تغيير المدخلات، يمكن القيام بعمل اختبارات مختلفة للكشف عن الجينات المقاومة للمضادات الحيوية في الالتهابات البكتيرية أو المؤشرات الحيوية لدى حالات مرضية أخرى.

ويؤكد كولينز على أن فحص فيروس إيبولا ليس مناسبا للاستخدام في المناطق الموبوءة بالفيروس في الوقت الحالي، إلا أنه سيكون من السهل تطوير اختبار يمكن استخدامه لهذا الغرض.

وسيكون من السهل انتاج أنواع الأوراق المبرمجة على نطاق واسع.

ويطرح لينغتشونغ يو تصورا حول “عملية تصنيع كاملة من خلال تصميم دائرة بمساعدة الحاسوب، وروبوتات لتجميع الدوائر وطباعة الأوراق.”

ولا تمثل الأسعار الميزة الوحيدة للطريقة الجديدة، إذ يشير كولينز إلى أن الدوائر المجففة تكون مستقرة في درجة حرارة الغرفة. ففي تلك المناطق من العالم التي لا يمكن الاعتماد فيها على الكهرباء أو تفتقر لوجود الثلاجات، فإن ذلك سيكون ميزة أيضا.

رولاند بيس بي بي سي