17
Oct
2022

การทดสอบใหม่อาจทำนายภูมิคุ้มกัน Covid-19 ได้

คนส่วนใหญ่ในสหรัฐอเมริกามีระดับการป้องกันภูมิคุ้มกันต่อ Covid-19 ในระดับหนึ่ง ไม่ว่าจะจากการฉีดวัคซีน การติดเชื้อ หรือทั้งสองอย่างรวมกัน แต่บุคคลใดได้รับความคุ้มครองเพียงไร?

นักวิจัยของ MIT ได้พัฒนาแบบทดสอบที่ใช้งานง่ายซึ่งอาจตอบคำถามนั้นได้ การทดสอบของพวกเขาซึ่งใช้เทคโนโลยี “การไหลด้านข้าง” ประเภทเดียวกับการทดสอบแอนติเจนที่รวดเร็วที่สุดสำหรับ Covid-19 วัดระดับของแอนติบอดีที่ทำให้เป็นกลางที่กำหนดเป้าหมายไวรัส SARS-CoV-2 ในตัวอย่างเลือด

การเข้าถึงการทดสอบประเภทนี้อย่างง่ายดายสามารถช่วยให้ผู้คนตัดสินใจได้ว่าควรใช้มาตรการป้องกันแบบใดต่อการติดเชื้อโควิด เช่น การให้ยากระตุ้นเพิ่มเติม นักวิจัยกล่าว พวกเขาได้ยื่นขอจดสิทธิบัตรเกี่ยวกับเทคโนโลยีและตอนนี้หวังว่าจะเป็นพันธมิตรกับบริษัทวินิจฉัยที่สามารถผลิตอุปกรณ์และขอการอนุมัติจาก FDA

Hojun Li, Charles W. และ Jennifer C. Johnson Clinical Investigator จากสถาบัน Koch Institute for Integrative Cancer Research ของ MIT กล่าวว่า “ในบรรดาประชากรทั่วไป หลายคนอาจต้องการทราบว่าพวกเขาได้รับการปกป้องที่ดีเพียงใด “แต่ฉันคิดว่าการทดสอบนี้อาจสร้างความแตกต่างได้มากที่สุดสำหรับใครก็ตามที่ได้รับเคมีบำบัด ใครก็ตามที่ใช้ยากดภูมิคุ้มกันสำหรับโรคไขข้อหรือโรคภูมิต้านตนเอง และสำหรับใครก็ตามที่เป็นผู้สูงอายุหรือไม่ได้รับการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่ดีโดยทั่วไป เหล่านี้คือทุกคนที่อาจจำเป็นต้องได้รับการกระตุ้นเร็วขึ้นหรือได้รับปริมาณมากขึ้นเพื่อให้ได้รับความคุ้มครองที่เพียงพอ”

การทดสอบนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้สามารถสับเปลี่ยนโปรตีนขัดขวางจากไวรัสต่างๆ ได้ ทำให้สามารถปรับเปลี่ยนเพื่อตรวจหาภูมิคุ้มกันต่อ SARS-CoV-2 ที่มีอยู่หรือในอนาคตได้

Li ซึ่งเป็นแพทย์ประจำศูนย์มะเร็งและความผิดปกติของเลือดเด็ก Dana-Farber/Boston เป็นผู้เขียนอาวุโสของการศึกษานี้ ซึ่งปรากฏทางออนไลน์ในวันนี้ในCell Reports Methods Guinevere Connelly อดีตช่างเทคนิคการวิจัยของสถาบัน Koch ซึ่งปัจจุบันเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่ Duke University และ Orville Kirkland ผู้ร่วมสนับสนุนการวิจัยที่ Koch Institute เป็นผู้เขียนนำของบทความนี้

แบบทดสอบง่ายๆ

Li ซึ่งเข้าร่วม Koch Institute เมื่อฤดูใบไม้ร่วงปี 2019 ศึกษาการพัฒนาเซลล์เม็ดเลือดและวิธีที่เซลล์เม็ดเลือดกลายเป็นมะเร็ง เมื่อ SARS-CoV-2 เกิดขึ้น เขาเริ่มคิดหาวิธีช่วยต่อสู้กับโรคระบาด นักวิจัยอีกหลายคนกำลังดำเนินการทดสอบเพื่อวินิจฉัยการติดเชื้อ ดังนั้นเขาจึงหันไปสนใจการพัฒนาการทดสอบที่จะเปิดเผยว่ามีการป้องกันภูมิคุ้มกันจากเชื้อโควิด-19 ที่บุคคลหนึ่งได้รับมากเพียงใด

ในปัจจุบัน แนวทางมาตรฐานทองคำในการวัดภูมิคุ้มกันเกี่ยวข้องกับการผสมตัวอย่างเลือดกับไวรัสที่มีชีวิต และการวัดจำนวนเซลล์ในตัวอย่างที่ไวรัสฆ่า ขั้นตอนนั้นอันตรายเกินไปที่จะทำในห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่ ดังนั้นแนวทางที่ใช้บ่อยกว่านั้นเกี่ยวข้องกับอนุภาค “pseudoviral” ที่ดัดแปลงแล้วไม่ติดเชื้อ หรือขึ้นอยู่กับการทดสอบที่เรียกว่า ELISA (การทดสอบอิมมูโนดูดซับที่เชื่อมโยงกับเอนไซม์) ซึ่งสามารถตรวจจับแอนติบอดีที่ทำให้ชิ้นส่วนเป็นกลาง ของโปรตีนจากไวรัส

อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้ยังคงต้องการบุคลากรที่ได้รับการฝึกอบรมซึ่งทำงานในห้องปฏิบัติการด้วยอุปกรณ์พิเศษ ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับใช้ในสำนักงานแพทย์เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ในทันที หลี่ต้องการคิดค้นบางสิ่งที่ผู้ให้บริการด้านสุขภาพหรือแม้แต่คนที่บ้านใช้ได้อย่างง่ายดาย เขาได้รับแรงบันดาลใจจากการทดสอบการตั้งครรภ์ที่บ้าน ซึ่งใช้การทดสอบประเภทหนึ่งที่เรียกว่าการทดสอบการไหลด้านข้าง

การทดสอบการไหลด้านข้างโดยทั่วไปประกอบด้วยแถบกระดาษที่ฝังด้วยเส้นทดสอบที่ผูกกับโมเลกุลเป้าหมายเฉพาะ หากมีอยู่ในตัวอย่าง เทคโนโลยีนี้เป็นพื้นฐานของการทดสอบอย่างรวดเร็วที่บ้านสำหรับ Covid-19

Li ไม่มีประสบการณ์ในการทำงานกับการทดสอบประเภทนี้ ดังนั้นเขาจึงติดต่ออาจารย์ของ MIT สองคนที่มีความเชี่ยวชาญในการกำหนดการวินิจฉัยตามการทดสอบการไหลด้านข้าง: Hadley Sikes รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีและ Sangeeta Bhatia, John และ Dorothy Wilson ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีด้านสุขภาพและวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยาการคอมพิวเตอร์ และเป็นสมาชิกของ Koch Institute

ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา ห้องปฏิบัติการของเขาได้พัฒนาอุปกรณ์ที่สามารถตรวจจับการมีอยู่ของแอนติบอดีที่ขัดขวางโดเมนการจับตัวรับ SARS-CoV-2 (RBD) จากการผูกมัดกับ ACE2 ซึ่งเป็นตัวรับของมนุษย์ที่ไวรัสใช้ในการแพร่เชื้อในเซลล์

ขั้นตอนแรกในการทดสอบคือผสมตัวอย่างเลือดมนุษย์กับโปรตีน RBD ของไวรัสที่ติดฉลากด้วยอนุภาคทองคำเล็กๆ ที่สามารถมองเห็นได้เมื่อผูกกับแถบกระดาษ หลังจากให้เวลาสำหรับแอนติบอดีในตัวอย่างเพื่อโต้ตอบกับโปรตีนของไวรัส ตัวอย่างสองสามหยดจะถูกวางบนแถบทดสอบที่ฝังด้วยสายทดสอบสองสาย

หนึ่งในสายเหล่านี้ดึงดูดโปรตีน RBD ของไวรัสฟรี ในขณะที่อีกสายหนึ่งดึงดูด RBD ใด ๆ ที่จับได้โดยการทำให้แอนติบอดีเป็นกลาง สัญญาณที่แรงจากบรรทัดที่สองบ่งชี้ว่ามีแอนติบอดีที่เป็นกลางในระดับสูงในตัวอย่าง นอกจากนี้ยังมีสายควบคุมที่ตรวจจับอนุภาคทองคำอิสระ ซึ่งยืนยันว่าสารละลายไหลผ่านแถบทั้งหมด

ในการพัฒนารีเอเจนต์ที่จำเป็นสำหรับการทดสอบ สมาชิกของแล็บของ Li ได้ทำงานร่วมกับห้องทดลองของ Angela Koehler รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวภาพ และ Michael Yaffe ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์ของ David H. Koch ซึ่งเป็นสมาชิกของ Koch Institute

ทำนายภูมิคุ้มกัน

นอกจากตลับทดสอบที่มีแถบทดสอบกระดาษแล้ว ชุดทดสอบยังมีมีดหมอเข็มนิ้วที่สามารถใช้เก็บตัวอย่างเลือดขนาดเล็กได้ ซึ่งน้อยกว่า 10 ไมโครลิตร ตัวอย่างนี้จะถูกผสมกับรีเอเจนต์ที่จำเป็นสำหรับการทดสอบ หลังจากผ่านไปประมาณ 10 นาที ตัวอย่างจะถูกเปิดเผยต่อคาร์ทริดจ์ทดสอบ และผลลัพธ์จะถูกเปิดเผยใน 10 นาที

ผลลัพธ์สามารถอ่านได้สองวิธี: วิธีแรก เพียงแค่ดูที่เส้น ซึ่งระบุว่ามีแอนติบอดีที่ทำให้เป็นกลางหรือไม่ หรือสามารถใช้อุปกรณ์เพื่อวัดระดับแอนติบอดีได้แม่นยำยิ่งขึ้น โดยใช้แอปสมาร์ทโฟนที่สามารถวัดความเข้มของแต่ละบรรทัดและคำนวณอัตราส่วนของโปรตีน RBD ที่เป็นกลางต่อโปรตีน RBD ที่ติดเชื้อได้ เมื่ออัตราส่วนนี้ต่ำ อาจแนะนำว่าจำเป็นต้องฉีดบูสเตอร์อีกช็อต หรือบุคคลนั้นควรระมัดระวังเป็นพิเศษเพื่อป้องกันการติดเชื้อ

นักวิจัยได้ทดสอบอุปกรณ์ของพวกเขาด้วยตัวอย่างเลือดที่เก็บได้ในเดือนธันวาคม 2020 จากผู้ป่วยประมาณ 60 รายที่ติดเชื้อ SARS-CoV-2 และ 30 คนที่ไม่ได้รับเชื้อ พวกเขาสามารถตรวจจับแอนติบอดีที่เป็นกลางในตัวอย่างจากคนที่ติดไวรัสก่อนหน้านี้ด้วยความแม่นยำคล้ายกับการทดสอบในห้องปฏิบัติการที่มีอยู่ พวกเขายังทดสอบตัวอย่างต่อเนื่อง 30 ตัวอย่างจากคนสองคนก่อนที่พวกเขาจะได้รับวัคซีน mRNA Covid-19 และในหลายช่วงเวลาหลังการฉีดวัคซีน ระดับของแอนติบอดีที่ทำให้เป็นกลางในผู้ที่ได้รับวัคซีนนั้นสูงสุดประมาณเจ็ดสัปดาห์หลังจากให้ยาครั้งแรก จากนั้นเริ่มลดลงอย่างช้าๆ

การศึกษาก่อนหน้านี้ของ SARS-CoV-2 และไวรัสอื่นๆ ได้แสดงให้เห็นความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างปริมาณของแอนติบอดีที่ทำให้เป็นกลางที่ไหลเวียนในกระแสเลือดของแต่ละบุคคลกับโอกาสในการติดเชื้อ

การทดสอบสามารถปรับให้เข้ากับสายพันธุ์ต่างๆ ของ SARS-CoV-2 ได้อย่างง่ายดายโดยการแลกเปลี่ยนตัวทำปฏิกิริยาเฉพาะกับ RBD จากตัวแปรที่น่าสนใจ Li กล่าว ขณะนี้นักวิจัยหวังว่าจะได้ร่วมมือกับบริษัทวินิจฉัยโรคที่สามารถผลิตการทดสอบจำนวนมากและได้รับการอนุมัติจาก FDA สำหรับการใช้งาน

การวิจัยได้รับทุนสนับสนุนจาก Koch Institute Support (core) Grant จาก National Cancer Institute, American Society of Hematology Scholar Award, สถาบันสุขภาพแห่งชาติ และมูลนิธิ Charles and Marjorie Holloway

หน้าแรก

Share

You may also like...