Development and Analytical Validation of an In-House Quantitative Indirect ELISA for Detection of IgG Antibodies Against SARS-CoV-2 Spike Protein: A Pilot Study

عندما يدخل فيروس مثل سارس-كوف-2 (SARS-CoV-2) إلى جسم الإنسان، يستجيب الجهاز المناعي عبر بناء قوة دفاع متخصصة. ومن بين هؤلاء المدافعين، توجد بروتينات على شكل حرف Y تسمى الأجسام المضادة، والتي تعمل كعلامات جزيئية تلتصق بالفيروس تحديداً لتمييزه بهدف تدميره. ويمكن للعلماء العثور على هذه الأجسام المضادة في دم الشخص لفترة طويلة بعد زوال العدوى، مما يوفر سجلاً تاريخياً لمن تعرض للإصابة. وتسمى هذه القدرة على النظر إلى الماضي "علم المصل" (serology)، وهي ضرورية لفهم مدى انتشار العدوى، ومدة استمرار المناعة، ومدى فعالية اللقاحات. ومع ذلك، بالنسبة للعديد من البلدان، فإن الأدوات اللازمة لإجراء هذه الاختبارات باهظة الثمن، ومستوردة، وغالباً ما تكون غير متوفرة عندما تتعطل سلاسل التوريد. وهذا يخلق فجوة خطيرة في الأمن الصحي العالمي، مما يترك الأمم غير قادرة على تتبع انتشار الفيروس أو الاستعداد لتفشٍ مستقبلي دون الاعتماد على المساعدة الخارجية.

واستجابة لهذا التحدي، عكف فريق من الباحثين في معهد باستور بالمغرب وجامعة محمد السادس متعددة التقنيات على بناء نسختهم الخاصة من أداة تشخيصية حيوية من الصفر. فقد ركزوا على ابتكار اختبار يمكنه قياس كمية الأجسام المضادة من نوع IgG — تلك المدافعات طويلة الأمد — التي تستهدف تحديداً بروتين "سبايك" (spike protein) الخاص بفيروس سارس-كوف-2. وبروتين "سبايك" هو الجزء من الفيروس الذي يسمح له بدخول الخلايا البشرية، مما يجعله الهدف الرئيسي لاستجابة الجهاز المناعي. لم يكن الباحثون يريدون مجرد اختبار بسيط يعطي نتيجة (نعم أو لا)؛ بل أرادوا طريقة كمية، قادرة على قياس مقدار الأجسام المضادة الموجودة في العينة بدقة. وهذه الدقة أمر حيوي لمقارنة الاستجابات المناعية عبر مجموعات سكانية مختلفة وعلى فترات زمنية متفاوتة. وكان هدفهم هو إثبات إمكانية تطوير اختبار مخبري عالي الجودة وموثوق محلياً، باستخدام معدات ومواد قياسية، لتقليل الاعتماد على الأطقم التجارية الأجنبية.

بدأ الفريق بتعديل ظروف اختبارهم بعناية، وهو ما يُعرف باسم مقايسة الامتصاص المناعي المرتبط بالإنزيم، أو "إليسا" (ELISA). تخيل صينية مسطحة بها ثقوب صغيرة، تشبه كرتونة البيض المصغرة، حيث يتم لصق بروتين "سبايك" الخاص بالفيروس في القاع ليعمل كفخ. اختبر الباحثون كميات مختلفة من هذا البروتين وطرقاً مختلفة لتخفيف عينات الدم للوصول إلى التوازن المثالي. واكتشفوا أن استخدام كمية محددة ومتوسطة من بروتين "سبايك"، وتخفيف الدم مئة مرة، أنتج النتائج الأكثر وضوحاً ودقة. فإذا استخدموا كمية كبيرة جداً من البروتين، تصبح الإشارة مشبعة وتفقد دقتها؛ وإذا خففوا الدم أكثر من اللازم، فقد تُفقد الاستجابات المناعية الضعيفة. ومن خلال إيجاد هذه "النقطة المثالية"، ضمنوا أن الاختبار يمكنه اكتشاف مستويات الأجسام المضادة القوية والضعيفة على حد سواء دون ارتباك.

ولجعل الاختبار كمياً، ابتكر العلماء "مسطتهم الداخلية" الخاصة. فقد مزجوا عينات دم من ستة أشخاص تعافوا من كوفيد-19 لإنشاء مجمع مرجعي قياسي. ومن خلال اختبار هذا المجمع بتخفيفات مختلفة، وضعوا منحنى معايرة، وهو عبارة عن خط مستقيم سمح لهم بتحويل تغير اللون الخام في الاختبار إلى رقم محدد يمثل تركيز الأجسام المضية. هذا النهج يعني أنه في كل مرة يجرون فيها الاختبار، يمكنهم التعبير عن النتائج بوحدات اعتبارية لكل ميليلتر، مما يوفر طريقة متسقة لقياس مستويات الاستجابة المناعية. وقد كانت خطية هذا المنحنى قوية للغاية، مما يعني أن الاختبار يستجيب بشكل يمكن التنبؤ به عبر كامل نطاق تركيزات الأجسام المضادة المتوقعة.

ثم أخضع الباحثون اختبارهم الجديد لفحوصات صارمة لضمان موثوقيته ودقته. فقد قاموا بتشغيل العينات نفسها عدة مرات في نفس اليوم وفي أيام مختلفة لمعرفة ما إذا كانت النتائج ستظل ثابتة. وكانت التباينات التي وجدوها ضئيلة للغاية، وتقع ضمن الحدود الصارمة المطلوبة للتشخيص الطبي. كما قاموا بحساب أدنى كمية من الأجسام المضادة يمكن للاختبار اكتشافها بشكل موثوق، مؤكدين أن الاختبار حساس بما يكفي للعثور حتى على المستويات المنخفضة من الاستجابة المناعية. وكانت هذه الحدود التحليلية أقل بكرثير من الإشارات الناتجة عن الحالات الإيجابية الفعلية، مما يضمن أن الاختبار لن يغفل عن الإصابات الحقيقية. وأظهرت البيانات أن الاختبار كان قوياً، وقابلاً للتكرار، وقادراً على التمييز بين العينات الإيجبة والسلبية بثقة عالية.

أخيراً، اختبر الفريق طريقتهم على مجموعة مستقلة صغيرة مكونة من عشرين عينة دم لمعرفة مدى أدائها في سيناريو واقعي. جاءت عشر عينات من أشخاص يعانون من إصابة نشطة مؤكدة، وعشر عينات من أشخاص تم فحصهم قبل وجود الجائحة. نجح الاختبار في تحديد تسعة من أصل عشرة أشخاص مصابين، وتسعة من أصل عشرة أشخاص غير مصابين. وبينما تم تفويت شخص واحد مصاب، ويرجح أن السبب هو ضعف استجابته المناعية في ذلك الوقت، وأظهر شخص واحد غير مصاب نتيجة حدودية، إلا أن الأداء العام كان قوياً. لقد نجح الاختبار في فصل المجموعتين بدرجة عالية من الدقة، مما أثبت أن اختباراً مطوراً محلياً يمكن أن يحقق نتائج مماثلة للبدائل التجارية.

إن هذا العمل يمثل ما هو أكثر من مجرد اختبار جديد لفيروس واحد؛ فهو يضع مخططاً كاملاً وقابلاً للتكرار لبناء أدوات تشخيصية في البيئات محدودة الموارد. ومن خلال التحقق من صحة طريقتهم مقابل المعايير الدولية للدقة والكشف، أظهر الباحثون أن المختبرات الوطنية يمكنها تطوير قدرتها الخاصة على مراقبة الأمراض المعدية. وهذه الاستقلالية أمر بالغ الأهمية للجاهزية للأوبئة، مما يسمح للبلدان بالاستجابة بسرعة للتهديدات الجديدة دون انتظار الإمدادات المستوردة. وبينما كانت هذه الدراسة تجريبية مع عدد صغير من العينات، فإن النتائج تشير إلى أن هذا النهج ممكن وفعال. وستتضمن الخطوات التالية اختبار الطريقة على مجموعات أكبر وأكثر تنوعاً من الناس، بما في ذلك الذين تلقوا اللقاح أو أصيبوا بمتغيرات مختلفة، لتأكيد فائدتها الكاملة للمراقبة الصحية العامة طويلة الأمد.