מאבחון חומר גנטי של נגיפים ועד זיהוי נוגדנים כנגד הנגיף בדם החולים - מהם האמצעים לאבחן חולי קורונה, ומהם היתרונות והחסרונות לכל בדיקה?
הכתבה הוקלטה בידי הספריה המרכזית לעיוורים ולבעלי לקויות ראייה
לרשימת כל הכתבות הקוליות באתר
מיום שפרצה מגפת COVID-19 לחיינו, אנחנו מתעסקים רבות בשאלת הבדיקות לאבחון המחלה – החל בשאלה כמה בדיקות נערכות, דרך אופן איסוף הדגימות, ועד להחלטה את מי צריך לבדוק ומתי. כדי להבין את כל אלה, חשוב להבין אילו בדיקות קיימות, כיצד הן פועלות ומהי המשמעות של תוצאותיהן.
האבחון כיום מתבסס על בדיקה הקרויה Quantitative polymerase chain reaction או בקיצור- qPCR. הבדיקה מתבססת על שיטה שפותחה עוד בראשית שנות השמונים, ובודקת ישירות את נוכחות החומר הגנטי של הנגיף בריריות האף והלוע. מדובר בבדיקה קלה לתכנון ומדויקת ביותר, אך היא אינה חפה מחסרונות. ראשית, הבדיקה מצריכה צוות רפואי ומעבדתי לנטילת הבדיקה ועיבודה. בנוסף, יש צורך בציוד וחומרים שחלקם נמצאים במחסור עקב העלייה בביקוש העולמי, כגון מטושים, ערכות להפקת החומר הגנטי מהנגיף ומכשירים לביצוע הבדיקה.
כמו כן, קיימת מגבלה לוגיסטית - הדגימות נלקחות בביתם של אנשים או במרפאות ייעודיות ואז נשלחות למספר מצומצם יחסית של מעבדות מרכזיות, שיש להן את הציוד וכוח האדם לביצוע הבדיקות. כך נוצר מצב שבו למרות שהבדיקה עצמה אורכת בין ארבע לשש שעות, בפועל לוקח לפחות 24 שעות מרגע נטילת הבדיקה ועד לקבלת התוצאות. לעיתים, עקב עומסים על מעבדות, מדובר ב-48 שעות ומעלה.
בנוסף, הבדיקה יכולה לזהות רק מחלה פעילה, שבה החומר הגנטי של הנגיף עדיין נמצא בגוף. היא אינה מזהה מקרים של אנשים שחלו והחלימו, וכך אינה מאפשרת לבחון באופן ישיר האם חשיפה חוזרת לנגיף מובילה לתחלואה או לא.
פיתוח בדיקה מהירה, שיכולה להתבצע בקלות במרפאות, שתחסוך בחומרים ובלוגיסטיקה, ותאפשר הבחנה בין חולים פעילים למחלימים, יכולה לשפר את יכולת הניטור של התפשטות המחלה וכך תאפשר קבלת החלטות מושכלות יותר למדיניות ניהול המגפה.
על נוגדנים ונגיפים
אחת הגישות ליצירת בדיקות מהירות כאלו מכונה immunoassay, ומתבססת על נוגדנים. כשמערכת החיסון שלנו נתקלת במחולל מחלה, היא מגיבה על ידי יצירת נוגדנים - מולקולות חלבוניות שנוצרות על ידי תאי B של מערכת החיסון. לרוב נוצרים נוגדנים נגד חלבונים נגישים שנמצאים על פני הנגיף, כמו חלבוני המעטפת שלו, או כנגד חלבונים של הנגיף שמבוטאים על גבי התא המודבק. חלבונים אלו מכונים אנטיגנים, שכן הם מעוררים תגובה חיסונית ולפיכך גם מהווים מטרה טובה לפיתוח של חיסון. לאחר שהנוגדן נקשר באופן ספציפי לאנטיגן של הנגיף, הוא מונע ממנו להדביק תאים או מגייס תאי חיסון אשר משמידים אותו ומונעים את המשך התפשטותו ברקמה.
הנוגדנים הללו, אשר מזהים באופן מדויק את הנגיף, נוצרים מספר ימים לאחר החשיפה וניתן לאתרם בנוזלי הדם. נוגדנים מסוג IgM הם הראשונים לעלות בדם לאחר הידבקות במחלה זיהומית, ורמתם יורדת לאחר מספר שבועות. בשלבים מאוחרים יותר נוצרים נוגדנים מסוג IgG. אלו נוצרים על ידי תאי B שאומנו על ידי מערכת החיסון שלנו לייצר נוגדנים יעילים במיוחד כנגד הנגיף. לאחר ההחלמה, חלק מתאי B מאומנים אלו הופכים לתאי זיכרון, אשר נשארים בגופנו במשך חודשים ואף שנים ובכך מעניקים הגנה לאורך זמן. אם נחשף שוב לאותו נגיף, התאים האלו מתחילים מייד לייצר נוגדנים כדי לחסל אותו במהירות.
קיימות שתי גישות לאבחנה באמצעות נוגדנים. הראשונה מתמקדת באיתור אנטיגנים מסוימים של הנגיף בזרם הדם באמצעות נוגדנים מהונדסים, והשניה באיתור נוגדנים כנגד הנגיף בדמם של חולים. על מנת ליצור בדיקת נוגדנים יש צורך לזהות כנגד איזה אנטיגן של הנגיף נוצרת תגובה חיסונית. במקרה של נגיף ה-SARS-CoV-2, חוקרים זיהו כבר שני מועמדים כאלו - חלבון ה-S, אשר מאפשר לנגיף לחדור לתאי מטרה, וחלבון N, אשר מרכיב את המעטפת החלבונית שלו.
מסורבלת, בזבזנית בזמן, מצריכה ציוד רב, ומזהה רק חולים פעילים. מטוש המשמש לבדיקת qPCR לזיהוי קורונה | מקור: Shutterstock
כעת, בהתאם לגישה שנבחרה, ניתן לבצע בדיקות נוגדנים במעבדות סרולוגיות. על מנת לאתר נוגדנים כנגד הנגיף בדמם של חולים, מייצרים צלחות פטרי עם באריות, שקעים צרים ועמוקים, שכל אחת מהן מצופה באנטיגנים של הנגיף. לכל בארית מוסיפים מעט דם של נבדקים. במידה והדם מכיל נוגדנים כנגד האנטיגן, הם ייקשרו אליו בחוזקה. בהמשך הבארית נשטפת על מנת להסיר נוגדנים שלא נקשרו, ומוסף לה צבען אשר צובע את הנוגדנים שנותרו קשורים לאנטיגן. לבסוף הצלחת כולה נסרקת באמצעות מכשיר שמזהה את העליה ברמת הצבע בבאריות החיוביות לנוכחות הנוגדנים.
השיטה יכולה להיות ישימה להבחנה בין הדבקה פעילה לבין הדבקה קודמת על ידי שימוש בצבען שונה לשני סוגי הנוגדנים שצוינו לעיל - נוכחות של נוגדנים מסוג IgM פירושם הדבקה פעילה, בעוד שנוכחות של נוגדנים מסוג IgG פירושם הדבקה קודמת.
בשיטה השנייה, על מנת לאתר אנטיגנים של הנגיף בדמם של חולים, מייצרים במעבדה נוגדן מהונדס שמכוון כנגד האנטיגן. במקרה כזה הבאריות מצופות בנוגדנים שמזהים את האנטיגן, כך שאם הדם של הנבדק מכיל את האנטיגן הוא יזוהה על ידי הנוגדן ויסומן באמצעות נוגדן מסומן.
זיהוי קורונה בקהילה
למרות שמדובר בשיטה שימושית, היא אינה פותרת את בעיית הלוגיסטיקה וכוח האדם, שכן היא עדיין מצריכה נטילת דגימות דם, שינוען למעבדות וכוח אדם וחומרים לביצוע הבדיקות. על מנת להתגבר על כך חוקרים בתעשיה מנסים לפתח בדיקת נוגדנים מהירה לאיתור חולים, שניתנת לביצוע במרפאות קהילתיות ומכונה immunochromatography.
הבדיקה ,אשר מזכירה את הבדיקה הפשוטה להריון אשר נמכרת בכל בית מרקחת, מורכבת מרצועה שמוטמע בה פס רוחבי של האנטיגן. בחלק הקדמי של הרצועה יש פס של חומר ספוגי עליה מונחות שתי טיפות דם. החומר הספוגי סופח אליו את תאי הדם ומאפשר לנוזל הדם (הסרום) להתפזר על גבי הרצועה ולהגיע לפס של האנטיגן. אם יש בדגימה נוגדנים ספציפים כנגד האנטיגן, הם ייקשרו אליהם בחוזקה. הבדיקה מתבצעת בנוכחות צבען שצובע את הנוגדנים שהצטברו על גבי הפס של האנטיגן. כך מתקבל פס נראה לעין שפירושו תוצאה חיובית לנוכחות של הנוגדנים, ויכול להצביע על הדבקה.
ברוב הבדיקות משלבים פס נוסף של ביקורת חיובית, שתפקידה לוודא שהבדיקה אכן אמינה ושתוצאה שלילית אינה נובעת מכשל טכני בבדיקה עצמה. גם במקרה הזה ניתן לשלב באותה בדיקה צבען שונה עבור נוגדני IgM ו-IgG וכך להבחין בין הדבקה פעילה לקודמת. כמו כן, ניתן להתבסס על עקרון זהה ליצירת בדיקה לאיתור אנטיגנים של הנגיף בדם באמצעות הטבעת נוגדנים שמזהים אותם על גבי הממבראנה.
מאמצי פיתוח
למרות הפוטנציאל הרב, טרם קיימות בדיקות נוגדנים מהירות לאיתור הדבקה ב-SARS-CoV-2, שכן פיתוחן אורך זמן. ראשית יש להבין כנגד איזה אנטיגנים נוצרת תגובה חיסונית. בהמשך, יש לייצר כמות גדולה של האנטיגנים או של הנוגדנים נגדם באמצעות הנדסה גנטית, בדומה למה שעושים עבור ייצור של חיסון. לבסוף, על מנת לבחון את אמינות הבדיקה יש לבצע אותה על אנשים בריאים, חולם מאומתים וחולים שהחלימו. רק כך ניתן לדעת שהבדיקה רגישה מספיק לזיהוי מודבקים. עם זאת, למרות הפיתוח הארוך, ברגע שבדיקות כאלו הופכות לזמינות הן יכולות להתבצע במרפאות קהילתיות, מספקות תשובה תוך מספר דקות וחוסכות ציוד, כוח אדם וזמן יקר ערך.
כעת, מושקעים מאמצי פיתוח רבים על ידי מספר מעבדות מחקר וחברות לפיתוח בדיקת נוגדנים מהירה עבור SARS-CoV-2. קבוצת מחקר טיוואנית מנסה לפתח ערכה לאיתור אנטיגנים של חלבון N המרכיב את מעטפת הנגיף בדמם של חולים. הקבוצה נעזרה באלגוריתמים ובינה מלאכותית על מנת לברור נוגדנים שמזהים באופן מדויק את החלבון של SARS-CoV-2 וכעת מנסה לשלב אותם בערכת בדיקה. חברת ביוטכנולוגיה קנדית מנסה לפתח ערכה דומה עבור אנטיגן אחר של הנגיף, חלבון S1 אשר אחראי לחדירתו לתאי המטרה. שתי החברות מתכננות לייצר מספר ערכות כאלו ולבחון את יעילותן בקרב חולים. יש לציין כי איננו יודעים עדיין עד כמה גישה זו תהיה רלוונטית עבור SARS-CoV-2, שכן לא בכל המקרים ניתן לאתר חומר גנטי של הנגיף בזרם הדם. לפיכך יש צורך לבחון האם אנטיגנים אלו אכן נמצאים באופן עקבי בדמם של חולים.
לבדיקות סרולוגיות פוטנציאל רב- אך פיתוחן אורך זמן. בדיקת מעבדה לקורונה | מקור: Sputnik/Science Photo Library
יעילות בספק
במקביל, חוקרים מנסים לפתח ערכות בדיקה מהירות לאיתור נוגדנים כנגד חלבוני הנגיף בדמם של חולים. חברה גרמנית פיתחה ערכת בדיקה לאיתור נוגדני IgM ו-IgG כנגד שני האנטיגנים הידועים של הנגיף, חלבון N וחלבון S. הבדיקה הצליחה לאתר 70 אחוזים מכלל החולים בטווח הזמן של 4-10 ימים לאחר התחלת הסימפטומים ולמעלה מ-90 אחוז מהחולים לאחר 11 יום. חברה בריטית נוספת פיתחה ערכה דומה, אשר כבר נרכשה על ידי ממשלת בריטניה לשימוש נרחב, למרות שהועלו ספקות בנוגע ליעילותה בשימוש כללי.
יש לזכור כי בדיקות נוגדנים אינן מדויקות כמו בדיקות שמבוססות על איתור החומר הגנטי של הנגיף, שכן הן תלויות בתגובה החיסונית של כל אדם. פרק הזמן שבו גופנו מייצר נוגדנים כנגד מחולל מחלה משתנה מאדם לאדם, ומנגיף לנגיף. עבור נגיף ה-SARS-CoV-2 נראה כי מתפתחת תגובה של נוגדנים מסוג IgM בשלב מאוחר יחסית, כתשעה ימים לאחר הופעת סימפטומים ראשונים. בדיקת רמת הנוגדנים בשלב מוקדם יותר עלולה להוביל לתוצאה שלילית שגויה. בנוסף, הבדיקה אינה יעילה בקרב מדוכאי חיסון, אחת מקבוצות הסיכון לתחלואה קשה מהנגיף, שכן תגובת הנוגדנים שלהם עלולה להיות מעוכבת אף יותר.
למרות המגבלות, יש לקוות שהמאמצים הללו יישאו פרי ויאפשרו פיתוח של בדיקות מהירות ואמינות לאיתור הדבקה בנגיף. בכל מקרה, הבדיקות הללו לא צפויות לשנות בקרוב את צעדי הבידוד ומגבלות התנועה שמוטלות על האזרחים בישראל וברחבי אירופה, שכן הן לא יכולות לזהות נשאות בשלב הדגירה של המחלה. זיהוי חולים בשלב הדגירה, לפני הופעת תסמינים, חיוני ליכולת שלנו להאט את ההתפרצות, עד שימצאו טיפולים יעילים או יפותח חיסון יעיל בטוח.
