Bilim insanları, yaklaşık 2 yıldır tüm dünyayı etkisi altına alana COVID-19 virüsünü PCR testinden daha hızlı bir şekilde tespit edebilmek için sürekli çalışmaktalar. Bu bağlamda, MIT ve Harvard Üniversitesindeki mühendisler, COVID-19 virüsünü tükürük örneğinden tespit edebilen ve bunu yalnızca bir saate yakın bir sürede yapan küçük, masaüstü bir cihaz geliştirdiler.
Cihaz, şu anda yayılımda olan bazı COVID-19 mutasyonlarını tespit etmek için de kullanılabiliyor. Bu teknoloji, virüsün farklı varyantlarını izlemeyi, özellikle de genetik dizileme tesislerine sahip olmayan bölgelerde çok daha kolay hâle getiriyor.
Yeni varyantlara kolayca uyarlanabiliyor
MIT Tıp Mühendisliği ve Bilimi Enstitüsü'nde (IMES) görev yapan James Collins, “Platformumuzun, ortaya çıkan yeni varyantları tespit etmek için programlanabileceğini ve hızlı bir şekilde yeniden kullanabileceğimizi gösterdik. Bu çalışmada İngiltere, Güney Afrika ve Brezilya varyantlarını hedefledik; ancak platformu, Delta varyantını ve ortaya çıkan diğer varyantları teşhis etmek için kolayca uyarlayabilmek mümkün.”
Araştırmacılar, CRISPR teknolojisine dayanan yeni teşhis cihazının yaklaşık 15 dolara toplanabileceğini, ancak cihazın seri üretime girmesi durumunda bu maliyetlerin önemli ölçüde düşebileceğini söylüyor.
Moleküler bileşenler dondurularak uzun süre depolanabiliyor
Yeni teşhis cihazı, Collins ve başka bilim insanlarının 2017'de ilk kez ortaya koyduğu CRISPR tabanlı bir araç olan SHERLOCK’u temel almakta. Sistemin bileşenleri, belirli hedef RNA dizilerinin saptanmasına izin veren bir RNA kılavuz zincirini ve bu dizileri parçalayan ve floresan sinyali üreten Cas enzimleri içeriyor. Bu moleküler bileşenlerin tümü, uzun süreli depolama için dondurularak kurutulabiliyor ve suya maruz kaldığında yeniden etkinleştirilebiliyor.
Collins’in laboratuvarı, bu cihazla COVID-19’u teşhis edebilmek için, sürece RNA gibi nükleik asitleri yok eden, tükürük nükleazları adı verilen enzimleri devre dışı bırakan kritik bir ön işleme adımını dâhil ettiler. Tükürük örneği cihaza girdiğinde, nükleazlar ısı ve iki kimyasal reaktif tarafından etkisiz hâle getiriliyor. Daha sonra tükürük bir zardan geçirilerek viral RNA’nın özü çıkarılıyor ve yoğunlaştırılıyor.
CRISPR bileşenleri suyla aktif ediliyor
Bu RNA örneği daha sonra, cihaz içindeki kapalı su kaplarının otomatik olarak delinmesiyle etkinleştirilen, dondurularak kurutulmuş CRISPR/Cas bileşenlerine maruz bırakılıyor. Tek kapta gerçekleşen reaksiyon, RNA örneğini büyütüyor ve varsa hedef RNA dizisini tespit ediyor.
Araştırma ekibinden Xiao Tan, cihaz hakkında "Amacımız, başka hiçbir ekipman gerektirmeyen, tamamen bağımsız bir teşhis cihazı oluşturmaktı. Hasta bu cihaza tükürük örneği bırakır, bir kolu aşağı itersiniz ve bir saat sonra bir yanıt alırsınız.” diyor.
Delta varyantı için kolayca programlanabilecek
Araştırmacılar bu çalışmayı yaptığında Delta varyantı henüz yaygın değildi ancak sistem hazır olduğundan, bu varyantı tespit etmek için yeni bir modül tasarlamanın kolay olması gerektiğini söylüyorlar. Sistem virüsü daha bulaşıcı hâle getirebilecek yeni mutasyonları izlemek için de kolayca programlanabiliyor.
Araştırmacılar, cihazlarını önce sentetik SARS-CoV-2 RNA dizileri içeren insan tükürüğü ile, ardından virüs testi pozitif çıkan hastalardan alınan yaklaşık 50 örnekle test ettiler. Cihazın, şu anda kullanılan, nazal sürüntü gerektiren ve sonuç elde etmek için daha fazla zaman ve önemli ölçüde daha fazla donanım ve numune işleme gerektiren PCR testleri kadar doğru sonuçlar verdiğini ortaya koydular.
Cihaz, çıplak gözle görülebilen bir floresan sonuç üretiyor. Araştırmacılar, sonuçları okuyabilen ve halk sağlığı departmanlarına gönderebilen bir akıllı telefon uygulaması da tasarladı. Böylece ortaya çıkan yeni varyantların takibi daha kolay hâle gelecek.