An RPA-CRISPR-Cas12a-Based Fluorescence and Lateral Flow Assay for the Detection of Ureaplasma urealyticum

في الزواوى الهادئة من جسم الإنسان، وتحديداً داخل الجهاز البولي التناسلي، تعيش كائنات مجهرية تسمى "يوريا بلازما يورياليتيكوم" (Ureaplasma urealyticum) وغالباً ما تمر دون أن يُلاحظ وجودها. بالنسبة للكثيرين، لا تسبب هذه الكائنات أي مشكلة، ولكن بالنسبة لآخرين، تعمل كغازٍ انتهازي، مما يؤدي إلى التهابات مؤلمة، وعدوى لا تستجيب للعلاجات القياسية، ومضاعفات أثناء الحمل. لقد كان اكتشاف هذا الممرض الضئيل صراعاً طويلاً للأطباء؛ فالطرق التقليدية تتطلب استزراع البكتيريا في المختبر، وهي عملية قد تستغرق أياماً وغالباً ما تخطئ الهدف تماماً. أما التقنيات الأخرى، التي تبحث عن الشفرة الوراثية للكائن، فهي أسرع وأكثر دقة ولكنها تتطلب أجهزة معقدة وباهظة الثمن لا توجد إلا في المختبرات المجهزة جيداً. وهذه الفجوة بين ما هو مطلوب وما هو متاح تترك العديد من المرضى دون تشخيص سريع أو موثوق، خاصة في العيادات المجتمعية أو المناطق النائية حيث الموارد شحيحة.

لقد عمل العلماء على سد هذه الفجوة من خلال الجمع بين أداتين بيولوجيتين قويتين. الأداة الأولى هي طريقة تجعل نسخاً من مادة وراثية محددة، حيث تعمل مثل آلة تصوير مستندات للـ DNA، ولكنها تعمل عند درجة حرارة دافئة وثابتة بدلاً من اشتراط دورات التسخين والتبريد السريعة التي تتطلبها الأجهزة التقليدية. أما الأداة الثانية، فهي نظام جزيئي مستمد من الدفاعات المناعية للبكتيريا، ويعمل كمحرك بحث عالي الدقة؛ فبمجرد أن يجد هذا النظام هدفه المحدد، يقوم بتفعيل قدرة قطع قوية يمكن رؤيتها بالعين المجردة أو قياسها بواسطة كاشف ضوئي بسيط. ومن خلال نسج هاتين التقنيتين معاً، ابتكر الباحثون طريقة جديدة للعثور على "يوريا بلازما يورياليتيكوم" تتميز بالسرعة والحساسية، ولا تتطلب مختبراً مليئاً بالمعدات باهظة الثمن.

قام فريق من الباحثين في المستشفى الثاني بجامعة هيبي الطبية في الصين مؤخراً باختبار هذه الفكرة. فقد صمموا عملية من خطوتين لمطاردة البصمة الوراثية للبكتيريا. أولاً، أخذوا عينة واستخدموا طريقة النسخ لمضاعفة أي DNA من البكتيريا المستهدفة الموجود في السائل. استغرقت هذه الخطوة حوالي عشرين دقيقة وحدثت في دفء معتدل وثابت. وبمجرد تضخيم المادة الوراية، أدخلوا الأداة الثانية: وهو مركب بروتيني موجه بجزيء RNA محدد. تم برمجة هذا المركب للتعرف فقط على الـ DNA المنسوخ من البكتيريا. وإذا كانت البكتيريا موجودة، فإن المركب سيقفل على الهدف ويبدأ فوراً في تقطيع جزيء مراسل خاص يطفو في المحلول.

لقد بنى الباحثون طريقتين مختلفتين لرؤية النتيجة. استخدمت الطريقة الأولى مُراسلاً فلورياً، وهو جزيء يتوهج عند قطعه؛ فعندما تكون البكتيريا موجودة، تعمل عملية القطع على فصل الجزء المتوهج عن شريكه المظلم، مما يجعل المحلول يضيء. كانت هذه النسخة من الاختبار حساسة للغاية، حيث استطاعت اكتشاف عدد ضئيل يصل إلى ثلاث نسخ فقط من المادة الوراثية البكتيرية في قطرة واحدة من السائل. أما الطريقة الثانية، فقد صُممت للأماكن التي تفتقر إلى الكهرباء أو الآلات؛ حيث تم ربط جزيء المراسل بجسيم ذهبي صغير ووضعه على شريط ورقي، بشكل يشبه اختبار الحمل المنزلي. إذا كانت البكتيريا موجودة، فإن عملية القطع ستطلق الجسيمات الذهبية، التي ستنتقل بعد ذلك عبر الشريط وتُشكل خطاً أحمر مرئياً. كانت هذه النسخة المرئية أقل حساسية قليلاً، حيث اكتشفت حوالي ستة وستين نسخة لكل قطرة، لكنها لم تتطلب أي أجهزة لقراءة النتيجة.

ولضمان موثوقية الاختبار، تحقق الفريق مما إذا كان سيخطئ بين الإصابات الشائعة الأخرى والبكتيريا المستهدفة. فقد اختبروا عينات تحتوي على أربعة أنواع مختلفة من مسببات الأمراض البولية التناسلية، بما في ذلك تلك التي تسبب السيلان والكلاميديا. ظل الاختبار الجديد صامتاً تجاه جميعها، مما أظهر أنه لن يطلق إنذاراً كاذباً. ثم أخذ الباحثون ثلاثين عينة حقيقية من المرضى وقارنوا طريقتهم الجديدة باختبار تجاري قياسي يُستخدم في المستشفيات؛ وكانت النتائج مطابقة تماماً، حيث حدد النظام الجديد كل حالة إيجابية وكل حالة سلبية بدقة تامة كما فعلت الطريقة القياسية.

استغرقت العملية بأكملية، من إضافة العينة إلى رؤية النتيجة، ما بين خمسة وثلاثين إلى خمسين دقيقة. ويمثل هذا تحسناً كبيراً مقارنة بالأيام التي يتطلبها الاستزراع البكتيري والمعدات المتخصصة اللازمة للاختبارات الجينية القياسية. إن القدرة على إجراء هذا الاختبار باستخدام مجرد سخان بسيط، وفي النسخة المرئية، بدون آلات على الإطلاق، تشير إلى مسار جديد لتشخيص العدوى الصعبة في البيئات التي تفتقر إلى التكنولوجيا المتقدمة. ومن خلال إثبات أن هذا الجمع بين النسخ والقطع يعمل بشكل جيد مع "يوريا بلازما يورياليتيكوم"، أظهر الباحثون أن التشخيص السريع والدقيق يمكن أن يخرج من المختبرات عالية التقنية ليصل إلى أيدي الأطباء في كل مكان.