SciTechDaily

ניקולס

איך הביו-צ'יפ המהפכני של קורנל יכול להציל אותנו מהמגיפה הבאה

אוניברסיטת קורנל הציגה מכשיר ביו-חשמלי שיכול לזהות במהירות גרסאות מזיקות של נגיף הקורונה ופוטנציאל וירוסים אחרים. כלי המבוסס על שבבים זה משתמש בביו-ממברנה כדי לדמות את תהליך ההדבקה הסלולרית, ומסייע בהערכת וירוסים מהירה ויעילה. קרדיט: twoday.co.il.com

חוקרים מאוניברסיטת קורנל פיתחו מכשיר ביו-אלקטרי חדשני המסוגל לזהות ולסווג גרסאות של נגיף הקורונה על ידי חיקוי תהליך ההדבקה על גבי שבב.

מכשיר זה, המשתמש בביו-ממברנה כדי לדמות את הסביבה התאית, יכול לקבוע במהירות את רמת האיום הפוטנציאלית של כל וריאנט וגם להסתגל לוירוסים אחרים כמו שפעת וחצבת, ומציע כלי מהיר ויעיל למוקדמים מוקדמים. נגיף אפיון ותגובה.

מדענים מאוניברסיטת קורנל פיתחו מכשיר ביו-חשמלי שיכול לזהות ולסווג גרסאות חדשות של נגיף הקורונה כדי לזהות את אלו המזיקות ביותר. יש לו פוטנציאל לעשות את אותו הדבר גם עם וירוסים אחרים.

טכנולוגיה מתקדמת לזיהוי ויראלי

כלי החישה משתמש בקרום תא, הידוע גם בביו-ממברנה, על גבי שבב שמשחזר את הסביבה התאית עבור – ואת השלבים הביולוגיים של – זיהום. זה מאפשר לחוקרים לאפיין במהירות גרסאות של דאגה ולנתח את המכניקה שמניעה את התפשטות המחלה, מבלי להסתבך במורכבות המערכות החיות.

"בחדשות, אנו רואים את הווריאציות הללו של דאגה צצות מעת לעת, כמו דלתא, אומיקרון וכן הלאה, וזה די מפחיד את כולם. המחשבות הראשונות הן, 'האם החיסון שלי מכסה את הגרסה החדשה הזו? עד כמה אני צריך להיות מודאג?'" אמרה סוזן דניאל, פרופסור להנדסה כימית ומחברת בכירה של המאמר שפורסם ב-3 ביולי ב תקשורת טבע. "לוקח קצת זמן כדי לקבוע אם וריאנט הוא סיבה אמיתית לדאגה או שהוא פשוט יתפוגג".

תכונות ייחודיות של פלטפורמת Biochip

בעוד שהרבה אלמנטים ביולוגיים הוכנסו למיקרו-שבבים, מתאים ועד אברונים ומבנים דמויי איברים, הפלטפורמה החדשה שונה מאותם מכשירים מכיוון שהיא למעשה משחזרת את הרמזים והתהליכים הביולוגיים המובילים להתחלת זיהום בקרום התא של תא בודד. למעשה, הוא מטעה וריאנט להתנהג כאילו הוא נמצא במערכת סלולרית ממשית של המארח הפוטנציאלי שלו.

"יכול להיות שיש מתאם בין כמה טוב וריאנט יכול להעביר את הגנום שלו על פני שכבת הביו-ממברנה לבין מידת הדאגה של וריאנט זה מבחינת יכולתו להדביק בני אדם", אמר דניאל. "אם הוא מסוגל לשחרר את הגנום שלו ביעילות רבה, אולי זה אינדיקטור לכך שגרסה של דאגה צריכה להיות משהו שעלינו לעקוב מקרוב או לנסח חיסון חדש שכולל אותו. אם זה לא משחרר את זה טוב מאוד, אז אולי הגרסה הזו של דאגה היא משהו פחות מדאיג. נקודת המפתח היא שעלינו לסווג את הגרסאות הללו במהירות כדי שנוכל לקבל החלטות מושכלות, ונוכל לעשות זאת ממש מהר עם המכשירים שלנו. הבדיקות הללו נמשכות דקות ספורות, והיא 'ללא תוויות', כלומר למעשה אינך צריך לתייג את הנגיף כדי לעקוב אחר התקדמותו."

השלכות פוטנציאליות על מחקר ויראלי

מכיוון שהחוקרים מסוגלים לשחזר נאמנה את התנאים הביולוגיים ואת הרמזים המפעילים וירוס, הם יכולים גם לשנות את הרמזים הללו ולראות כיצד הנגיף מגיב.

"במונחים של הבנת המדע הבסיסי של איך מתרחשת זיהום ואיזה רמזים יכולים לסייע או לעכב אותו, זהו כלי ייחודי", אמר דניאל. "מכיוון שאתה יכול לנתק היבטים רבים של רצף התגובה, ולזהות אילו גורמים מקדמים או מונעים זיהום."

יכולת הסתגלות על פני וירוסים שונים

ניתן להתאים את הפלטפורמה עבור וירוסים אחרים, כמו שפעת וחצבת, כל עוד החוקרים יודעים לאיזה סוג תאים יש נטייה להידבק, וכן אילו תכונות ביולוגיות מאפשרות לזיהום ספציפי לפרוח. לדוגמה, שפעת דורשת ירידה ב-pH כדי להפעיל את ההמגלוטינין שלה, ולקורונה יש אנזים שמפעיל את חלבון הספייק שלו.

"לכל וירוס יש את הדרך שלו לעשות דברים. ואתה צריך לדעת מה הם כדי לשכפל את תהליך ההדבקה הזה בשבב", אמר דניאל. "אבל ברגע שאתה מכיר אותם, אתה יכול לבנות את הפלטפורמה כך שתתאים לכל אחד מהתנאים הספציפיים האלה."

מחברים שותפים כוללים את הדוקטורנט Ambika Pachaury; ו-Konstantinos Kallitsis ו-Zixuan Lu מאוניברסיטת קיימברידג'

המחקר נתמך על ידי הסוכנות לפרויקטי מחקר מתקדמים של ההגנה (DARPA), משרד המחקר של הצבא, מלגת סמית' של קורנל לחדשנות בתר-דוקטורט, תוכנית Schmidt Futures והקרן הלאומית למדע.

ניקולס