בלי קירור, פשוט וזול יותר: השיטה החדשה לגילוי סמנים למחלת לב ראומטית בדם
מחלת לב שגרונית היא אחת מסיבות התמותה המובילות בקרב צעירים במדינות מתפתחות, אך האבחון המוקדם שלה נשאר אתגר עצום בשל היעדר תשתיות מעבדה מתקדמות, מחסור בציוד יקר, וחוסר נגישות לבדיקות מעבדה סטנדרטיות. כעת, פרופ' איילת דוד מבית הספר למחקר ביו-רפואי באוניברסיטת בן-גוריון בנגב, פיתחה טכנולוגית אבחון חדשה, פשוטה וזולה יותר. פרטי הטכנולוגיה פורסמו בכתב העת ACS Biosensors.
מחלת לב ראומטית נגרמת כתוצאה מסיבוך של דלקת גרון חיידקית לא מטופלת וממשיכה להוות גורם סיכון משמעותי לתחלואה ולתמותה, בעיקר במדינות מתפתחות ובאזורים בעלי נגישות מוגבלת לשירותי בריאות מתקדמים. אבחון המחלה מבוסס בעיקר על הערכה רפואית ובדיקת אקו־לב, שאינן תמיד זמינות באזורים אלה. בדיקות דם המשמשות לבירור מחלת לב ראומטית עשויות לסייע באבחון. יחד עם זאת, מרבית הבדיקות לזיהוי סמנים ביולוגיים בדם מבוססות על נוגדנים והשימוש בהם כרוך בעלויות גבוהות ובצורך בשינוע ואחסון בתנאי קירור בשל רגישותם לשינויי טמפרטורה. כתוצאה מכל אלו, חולים רבים מאובחנים רק בשלב מאוחר, כשהנזק ללב כבר בלתי הפיך.
כדי להתגבר על מגבלות אלו, פרופ' איילת דוד, חוקרת ומרצה בבית הספר למחקר ביו-רפואי בפקולטה למדעי הבריאות, תכננה מערכת חכמה המבוססת על פולימר סינתטי, חומר הבנוי משרשראות ארוכות של יחידות קטנות החוזרות על עצמן ומחוברות זו לזו. המערכת מאפשרת לזהות סמנים ביולוגיים בדם ברגישות ובדיוק גבוהים.
הפולימר שפותח נושא שלושה רכיבים עיקריים: פפטיד (שרשרת קצרה של חומצות אמינו) הנוטה להקשר לסמנים ביולוגיים לזיהוי מחלה, מולקולות צבע פולטות אור, המפיקות אות אופטי בעת המפגש עם הסמן הביולוגי ותג היסטידין, רצף המורכב משישה שיירים של חומצת האמינו היסטידין, המשמש כתווית זיהוי ומאפשר הפרדה סלקטיבית של הסמן הביולוגי מחלבונים אחרים, וקיבוע שלו על פני משטח מצופה בניקל. באמצעות כוונון מדויק של צפיפות הצבע הפלואורסנטי שפולט אור, המערכת נשארת "כבויה" במצבה הרגיל ומופעלת רק בעת היקשרות ספציפית לסמנים הביולוגיים בדם.
כאשר רמת הסמן הביולוגי בדם עולה, ממצא המעיד על מחלה פעילה, הוא נקשר לפפטיד וגורם לשינוי במבנה המרחבי של הפולימר. שינוי זה גורם להפעלת המערכת ויוצר אות אופטי הניתן למדידה באמצעות ספקטרופוטומטר, מכשיר מעבדה בסיסי המודד את פליטת האור של התמיסה באורך הגל המתאים. המדידה מאפשרת לקבוע את ריכוז הסמן הביולוגי בדגימת בדם, ובכך לאבחן בשלב מוקדם דלקת במסתם שריר הלב, הקשורה למחלה.
כיום אין סמן ביולוגי ספציפי ומבוסס בשימוש קליני שיכול לאבחן מחלת לב ראומטית בבדיקת דם פשוטה ולכן בוחנים שינויים בקבוצת סמנים, כדי להבדיל לא רק בין חולים לבריאים, אלא גם בין מחלה ראומטית לבין מחלות מסתמיות לא־ראומטיות ומצבי דלקת אחרים.
המערכת הפולימרית שפותחה הצליחה לזהות ברגישות גבוהה סמנים ביולוגיים שרמתם בדם עולה במחלה, כמו מולקולות היצמדות אנדותליאליות: VCAM-1 ו-E-selectin. הפלטפורמה שפותחה הינה מודולרית: ניתן להחליף את הפפטיד שנקשר לסמן הביולוגי בקלות יחסית, על ידי חיבור פפטיד זיהוי אחר, מבלי לשנות את שלד הפולימר עצמו. היא אינה מוגבלת לאבחון סמנים למחלת לב ראומטית בלבד, וניתנת להתאמה בצורה פשוטה לטובת זיהוי שורה רחבה של סמנים ביולוגיים נוספים בדם. בניגוד לבדיקות הקיימות, המערכת אינה דורשת שרשרת קירור, ציוד מתקדם או הכשרה מיוחדת. הפולימר מטופטף ישירות לדגימת דם, כך שהמדידה ניתנת ליישום במעבדות בסיסיות באזורים מרוחקים. החוקרים מעריכים כי היישום המסחרי והקליני של הטכנולוגיה יוכל לייעל באופן משמעותי אבחון מוקדם של מחלות דלקתיות ומחלות נוספות.
"הפלטפורמה מציעה פתרון מאתגר לסוגיית אבחון מחלת לב שגרונית במדינות מתפתחות. היא פשוטה יחסית לייצור, יציבה בתנאי שטח קשים, וניתנת להתאמה בקלות יחסית לאבחון ביו-מרקרים נוספים בדם", מסבירה פרופ' איילת דוד. "המחקר מניח תשתית לפיתוח עתידי שיכול להפוך את האבחון המוקדם לנגיש יותר, להפחית תמותה של צעירים במדינות מועטות יכולת, ולתמוך במאמצים גלובליים לצמצום הנטל הבריאותי של דלקת מסתמית וסיבוכי המחלה".
מחקר זה נתמך ע"י קרן Leducq במסגרת קונסורציום PRIMA (Preventing Rheumatic Injury BioMarker Alliance), המאגד חוקרים מארה"ב, ישראל, ברזיל, טנזניה, אוגנדה, הודו, נפאל וקנדה. הקונסורציום פועל לזיהוי סמנים ביולוגיים לאבחון מוקדם של מחלת לב שגרונית הפוגעת בעיקר באוכלוסיות מעוטות משאבים במדינות מתפתחות.
פרופ' רוברט א׳ לוין המנוח, מבית החולים הכללי של מסצ׳וסטס (MGH) ומבית הספר לרפואה של אוניברסיטת הרווארד, אשר עד לאחרונה הוביל את הקונסורציום PRIMA, היה שותף למחקר זה.
קבוצת המחקר כללה את: אילנה טבול, נעמה שלוש, מאיה דרובי, איבון ונטורה, רוברט א. לוין ואיילת דוד.
