أندري بوبوف / جيتي إيماجيس
الماخذ الرئيسية
- يستكشف الباحثون جهازًا شبيهًا بمحلل التنفس للكشف عن COVID-19.
- تم تدريب الجهاز على تمييز "توقيع COVID" بناءً على المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) في التنفس.
- قد يكون لاختبار التنفس مكان في فحص الفيروسات في المستقبل ، ويحتمل أن يكون في الأماكن المزدحمة.
الشيء الوحيد المحبط مثل الانتظار لمعرفة ما إذا كنت قد أثبتت إصابتك بفيروس كورونا ، وهي عملية قد تستغرق أيامًا ، قد تكون تحمل الاختبار في المقام الأول. يتضمن اختبار COVID-19 الأكثر شيوعًا مسحة طويلة يتم لصقها في فتحة الأنف لتجميع الإفرازات من مؤخرة أنفك وحلقك - وهذا ليس بالضبط إحساسًا لطيفًا. لكن الباحثين يضعون حجر الأساس لأساليب أسهل. قد يكون المرء مثل اختبار التنفس لاستهلاك الخمر.
تقول ماكيدا روبنسون ، حاصلة على درجة الدكتوراه في الطب ، وزميلة الأمراض المعدية في جامعة ستانفورد ، لريتويل: "إنها فكرة أن لديك نفسًا من COVID". "لقد ظهر من قبل أن الفيروسات والخلايا المصابة بالفيروسات يمكن أن تنبعث منها هذه المركبات العضوية المتطايرة أو المركبات العضوية المتطايرة في أنفاسك."
طور الباحثون وأجروا دراسة مبكرة صغيرة على جهاز يشبه جهاز قياس الكحول للكشف السريع عن وجود SARS-CoV-2 ، الفيروس الذي يسبب COVID-19 تم نشر النتائج مؤخرًا فيACS نانو، منشور للجمعية الكيميائية الأمريكية.
كيف تعمل
يحتوي الجهاز على مستشعر مصنوع من مواد نانوية مرتبطة بجزيئات حساسة للمركبات العضوية المتطايرة. عندما تتفاعل المركبات العضوية المتطايرة من التنفس مع المستشعر ، تتغير المقاومة الكهربائية ، مما يخلق نمطًا. استخدم الباحثون التعلم الآلي لتدريب المستشعر على التعرف على الاختلافات الرئيسية في الزفير وتحديد توقيع محتمل لـ COVID-19 بناءً على إشارات المقاومة الكهربائية.
لتدريب المستشعر على التعرف على توقيع COVID-19 المحتمل ، قام الباحثون بتجنيد ثلاث مجموعات: 49 مريضًا مصابًا بـ COVID-19 المؤكد ، و 58 فردًا سليمًا ، و 33 مريضًا مصابًا بعدوى الرئة غير COVID. فجر كل مشارك في النموذج الأولي لبضع ثوان.بعد ذلك ، احتاج الباحثون إلى تحديد ما إذا كان توقيع COVID المحتمل للنموذج الأولي دقيقًا ، لذلك اختبروا الجهاز على عدد أقل من 140 مشاركًا.
هل هو دقيق؟
في التفريق بين حالات COVID-19 ومجموعة المراقبة للأفراد الأصحاء ، كان الجهاز دقيقًا بنسبة 76٪. يميز المستشعر بين الأفراد المصابين بـ COVID-19 وأولئك الذين تم تشخيص إصابتهم بنوع مختلف من عدوى الرئة بدقة 95٪ ، وبين المرضى المتعافين والمرضى من COVID-19 بدقة 88٪.
قال فارلي كليغورن ، دكتوراه في الطب ، MPH ، عالم الأوبئة والرئيس العالمي للصحة في Palladium ، فيريويل: "كل شيء يقع مباشرة على الجانب الأيسر من منحنى التنمية". "إنه التقرير الأول. وبينما يُظهر بعض البيانات الواعدة ، حتى المؤلفون أنفسهم يقولون إننا بحاجة إلى دراسة أكبر ".
كان الاختبار الأقل دقة في التحديد بين عدوى COVID-19 والأشخاص الأصحاء. سجلت الدراسة عددًا من الإيجابيات الخاطئة ، والتي يمكن أن تؤدي إلى زيادة استخدام الرعاية الصحية وتساهم دون داع في زيادة العبء ، كما يقول روبنسون. لكن الإيجابيات الكاذبة قد تكون أقل قلقًا من الأشخاص المفقودين المصابين.
يقول روبنسون: "إذا أصيب شخص ما عن غير قصد بـ [COVID-19] وصعد على متن طائرة أو عاد إلى العمل ، فأنت الآن تعرض الكثير من الناس له".
ماذا يعني هذا بالنسبة لك
في المستقبل ، قد تتمكن من إجراء اختبار شبيه بمحلل التنفس لـ COVID-19. ولكن في الوقت الحالي ، يمكن فقط لطرق الاختبار الممنوحة ترخيص الاستخدام في حالات الطوارئ (EAU) من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) تقديم النتائج.
قد يساعد الاختبار في قياس التحسن
تقول روبنسون إنها مفتونة بشكل خاص بحقيقة أن جهاز الاستشعار كان قادرًا على التمييز ، إلى حد ما ، بين المرضى الذين أصيبوا بـ COVID-19 وأولئك الذين تعافوا.
وتقول: "يمكن أن يخبرنا ذلك بالمزيد عن كيفية تحسن الناس أو عدم تحسنهم بمرور الوقت". "ليس من المؤكد أن بإمكانها القيام بذلك ، لكنني أعتقد أن الاحتمال موجود."
يتمثل أحد قيود البحث الأولي في أنه لا يأخذ في الاعتبار العديد من العوامل مثل العمر والجنس والعرق والأمراض المصاحبة وحتى مكان إجراء الاختبار. يقول روبنسون: "هذه دراسة صغيرة تم إجراؤها في ووهان بالصين - لذلك في نوع أكثر تجانسًا من السكان المرضى". "لا نعرف ما إذا كان أنفاس COVID-19 في تلك المنطقة ستكون مماثلة للآخرين."
ماكيدا روبنسون ، دكتوراه في الطب ، دكتوراه
يمكننا الاستمرار في التطور. يمكن أن يستمر هذا الاختبار في التحسن بمرور الوقت.
- ماكيدا روبنسون ، دكتوراه في الطب ، دكتوراهولكن قد يكون من الممكن تدريب المستشعر على حساب هذه العوامل. يقول روبنسون: "أعتقد أن هذا حقًا وعد التعلم الآلي. يمكننا الاستمرار في التطور. يمكن لهذا الاختبار أن يستمر في التحسن بمرور الوقت."
بديل ترحيبي للمسحات
لا تزال هناك حاجة لطرق اختبار أفضل لـ SARS-CoV-2 ، وخاصة الخيارات الأقل توغلاً من المسحة الأنفية البلعومية المخيفة.
تقول ريبيكا وورتز ، دكتوراه في الطب ، MPH ، الأستاذة المشاركة في كلية الصحة العامة بجامعة مينيسوتا ، لريستويل: "إنه أمر غير سار للغاية". "إذا تم الحصول عليها بشكل صحيح حقًا ، فمن المفترض أن تدفع المسحة بالكامل إلى الخلف ثم تقوم بتدويرها خمس مرات."
تقول Wurtz إنها لم تر أي دراسات حول هذا الأمر ، لكنها تشتبه في وجود خطأ من المستخدم في التجميع ، لا سيما في بعض مواقع اختبار القيادة حيث تقوم بالفعل بإدارة المسحة بنفسك. تقول: "أعتقد أن الكثير من تقنيي المختبرات والممرضات وغيرهم من الأشخاص الذين يحصلون على عينات حتى في بيئة خاضعة للرقابة يخشون دفع تلك المسحة إلى الوراء والتسبب في مثل هذا الانزعاج".
منحت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) ترخيصًا لاستخدام الطوارئ (EAU) لـ 230 اختبار COVID-19 ، بما في ذلك 186 اختبارًا جزيئيًا و 40 جسمًا مضادًا و 4 اختبارات مستضد. لا يندرج اختبار التنفس قيد التطوير في أي من هذه الفئات.
يقول روبنسون عن اختبار الابتكار: "كان هناك نوع من هذه الموجة الثانية". "لقد حصلنا على مزيد من المعلومات التي تفيد بأن أنواع العينات المختلفة يمكن أن يكون لها في الواقع دقة مماثلة. والآن انتقلنا نوعًا ما إلى طرح سؤال على أنفسنا ، "هل هذه هي الطريقة الأفضل والوحيدة؟"
جمع العينات هو نصف المعركة فقط. على الرغم من وجود طرق معملية جديدة ومبتكرة ، إلا أن المعيار الذهبي لهذا الوباء كان اختبار تفاعل البوليميراز المتسلسل للنسخ العكسي (RT-qPCR). تعد عملية تفاعل البوليميراز المتسلسل عملية معقدة وتستغرق وقتًا طويلاً وتتضمن مواد كيميائية وآلات في المختبر ، وفقًا لإدارة الغذاء والدواء الأمريكية. قبل بدء الاختبار ، يجب شحن العينات إلى معمل مناسب حيث غالبًا ما ينتظرون في طابور.
يقول كليغورن إن المختبرات يتم نسخها احتياطيًا ببساطة. لقد ذهب إلى موقع مجاني لاختبار COVID-19 منذ حوالي شهر ، كما أخبر Verywell. كان الوقت المستغرق للنتائج في هذا الموقع حوالي 10 أيام. في ذلك الوقت ، قال إن الناس قد يكونون "قد فاتتهم الفرصة لاتخاذ جميع تدابير السيطرة الوبائية الصحيحة المطلوبة عندما يكون شخص ما مصابًا بفيروس كورونا أو تعرض له".
تثير المدد الطويلة للنتائج بالنسبة للخبراء ، خاصة وأن معدلات إيجابية الاختبار لا تزال مرتفعة في العديد من الأماكن في الولايات المتحدة ومع اقتراب موسم البرد والإنفلونزا. يوضح كليغورن ، مستشهداً بمعيار COVID-19 الذي حددته منظمة الصحة العالمية في مايو: "نوصي بأن يكون معدل الإيجابية حسب الولاية القضائية أقل من 5٪". "لدينا حوالي 30 ولاية في الولايات المتحدة لم تحقق ذلك . "
ويضيف كليغورن أن هذه الإحصائيات "أدت إلى زيادة الشهية للاختبارات الأخرى. ولهذا السبب كانت هناك جهود ضخمة ومخصبة للغاية لتطوير اختبارات الأجسام المضادة ، واختبارات المستضد ، والاختبارات التي لا تعتمد على تفاعل البوليميراز المتسلسل - أي شيء من شأنه أن يخفف بعض العبء الذي نواجهه ".
حالات الاستخدام لاختبارات التنفس
فهل سيتم اختبارنا جميعًا بحثًا عن "تنفس COVID" مع استمرارنا في أيامنا في المستقبل القريب؟ يقول روبنسون عن النموذج الأولي المذكور في الدراسة: "الاختبار نفسه مشابه جدًا لاختبار الكحول في اختبار الكحول". "والكحول أو الإيثانول عبارة عن مركبات عضوية متطايرة."
يضيف روبنسون أنه بفضل سهولة استخدامه ، يمكن أن يكون اختبار التنفس أداة مفيدة لفحص نقطة الدخول. في الوقت الحالي ، تجري العديد من الأماكن مثل المدارس والعيادات والمكاتب فحوصات درجة الحرارة وتسأل الأفراد عن الأعراض. تقول: "أعتقد أن هناك مكانًا حقيقيًا لاختبار تشخيصي مثل هذا لأنه يتطلب القليل جدًا من الموظفين الإضافيين ووقت الاستجابة سريع جدًا". "لقد رأينا مع إعادة فتح المدارس أن هناك الكثير من الضرب أو الضياع هناك."
من الناحية الافتراضية ، يمكن أن يساعد جهاز قياس الكحول مسؤولي المدرسة في فحص الطلاب بشكل أكثر دقة وكفاءة. ويمكن استخدام مثل هذا الاختبار في دور السينما أو الأحداث الرياضية أيضًا. يقول Wurtz: "يجب تحسين الحساسية والخصوصية ، لكن حساسية وخصوصية الاختبارات التي لدينا الآن ليست جيدة جدًا ، والوقت والتأخير مهمان".
يستخدم النموذج الأولي الشبيه بمحلل التنفس جزيئات الذهب النانوية على المستشعر الخاص به ، وبالنسبة لروبنسون ، يثير ذلك بعض الأسئلة. "ما هي تكلفة هذه الاختبارات؟" تقول. "كم مرة يجب استبدال هذه المستشعرات؟ هل يمكننا توسيع نطاق اختبار مثل هذا إلى مستوى عالٍ جدًا جدًا؟ لدي سؤال حول ما إذا كان هذا حلاً مستدامًا أم لا ".
يوافق Wurtz على أنه من السابق لأوانه تحديد ما إذا كنا سنأخذ أجهزة التنفس الصناعي COVID-19 قبل أن نذهب إلى المدرسة أو العمل أو حفلة موسيقية. تقول: "لا أشعر بالحماس الشديد حيال هذه الأشياء". "ولكن كمجال للاستكشاف ، أعتقد أنه مجال واعد."
