ความเร็วและความง่ายของแพลตฟอร์มการทดสอบ DASH จะเป็นประโยชน์สำหรับความพยายามในการคัดกรอง
กว่าหนึ่งปีในการใช้ชีวิตท่ามกลางโรคระบาดใหญ่ คนส่วนใหญ่คุ้นเคยกับตัวเลือกการทดสอบโควิด-19 การทดสอบแอนติเจนอย่างรวดเร็วซึ่งตรวจจับชิ้นส่วนของ coronavirus สามารถให้ผลลัพธ์ได้ภายใน 30 นาที แต่ความแม่นยำประมาณ 85 เปอร์เซ็นต์นั้นไม่น่าเชื่อถือเพียงพอที่จะช่วยให้บุคคลตัดสินใจว่าจะเข้าร่วมกิจกรรมกลุ่มหรือไม่ ในทางกลับกัน การทดสอบ PCR เป็นมาตรฐานทองคำสำหรับความแม่นยำ แต่ต้องใช้เวลาหลายวันกว่าจะได้ผลลัพธ์
อย่างไรก็ตาม นักวิจัยจากNorthwestern Universityตั้งเป้าที่จะมอบสิ่งที่ดีที่สุดของทั้งสองโลก ต้องขอบคุณอุปกรณ์ใหม่ที่เรียกว่า DASH เพื่อทำการทดสอบด้วย DASH (ย่อมาจาก Diagnostic Analyzer for Specific Hybridization) ใครบางคนจะรวบรวมตัวอย่างผ้าเช็ดจมูก เสียบปลายไม้กวาดลงในตลับพลาสติก แล้วใส่ตลับลงในอุปกรณ์ขนาดกล่องซีเรียล จากนั้นอุปกรณ์จะเรียกใช้ PCR และให้ผลการทดสอบ Covid-19 ภายใน 15 นาที
โครงการ RADxของสถาบันสุขภาพแห่งชาติได้ให้ทุนสนับสนุนการวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีประมาณห้าโหลที่สามารถปรับปรุงการทดสอบในห้องปฏิบัติการทางคลินิก การทดสอบที่บ้าน และการทดสอบ ณ จุดดูแลสำหรับ Covid-19 รวมถึง DASH Minute Molecularบริษัทพัฒนาอุปกรณ์ดังกล่าวมีความหวังสูงว่าอุปกรณ์ดังกล่าวจะเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำในการทดสอบผู้คนที่โรงเรียน สถานที่ทำงาน และสนามกีฬา
Todd Merchakวิศวกรชีวการแพทย์กล่าวว่า “บริษัทเหล่านี้เป็นหนึ่งในบริษัทที่อยู่ในถังขยะ PCR ณ จุดดูแล ซึ่งเราคิดว่ามีความสำคัญ เพราะนั่นจะเป็นการทดสอบที่แม่นยำที่สุดร่วมกับสถาบัน National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering และร่วมเป็นผู้นำโครงการ RADx “มันน่าจะจับไวรัสได้ในระดับต่ำในน้ำลายหรือตัวอย่างจมูกของคุณ นั่นเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการตรวจคัดกรอง”
ผู้เชี่ยวชาญด้านสาธารณสุขใช้การคัดกรองเพื่อเฝ้าระวังผู้ป่วยโควิด-19 ในเชิงรุก แตกต่างจากการวินิจฉัยคือเมื่อแต่ละคนรู้สึกไม่สบายและหาหมอที่สามารถระบุความเจ็บป่วยและวางแผนการรักษาได้ การตรวจคัดกรองอาจเกิดขึ้นในสถานที่อื่นที่ไม่ใช่สำนักงานแพทย์ เช่น ก่อนการเปลี่ยนงานหน้างานหรือเที่ยวบิน และเกี่ยวข้องกับการทดสอบผู้ที่อาจไม่ทราบว่าตนกำลังแพร่เชื้อไวรัส
ผู้ติดเชื้อจะแพร่เชื้อไวรัสได้มากที่สุดก่อนจะมีอาการของโควิด-19 ซึ่งทำให้ไวรัส “ร้ายกาจ” Justin Sanders นักพยาธิวิทยาระดับโมเลกุล ผู้ร่วมเป็นผู้นำโครงการทดสอบ Covid-19 TRACEที่ Oregon State University กล่าวและไม่ใช่ มีส่วนร่วมใน DASH “ดังนั้น การคัดกรองคนที่ไม่มีอาการ และการระบุตัวผู้ที่อาจติดเชื้อ และอาจนำไปสู่การแพร่เชื้อเพิ่มเติม การแยกพวกเขาออกจากกัน และกักกันผู้ติดต่อจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง”
ตอนนี้ การทดสอบที่เร็วและง่ายที่สุดคือการทดสอบแอนติเจนอย่างรวดเร็ว การทดสอบเหล่านี้ดีในการจำแนกบุคคลที่มีไวรัสจำนวนมาก ซึ่งจะทำให้พวกเขามีโอกาสแพร่เชื้อไปยังบุคคลอื่นได้ แต่การทดสอบแอนติเจนนั้นไม่ไวพอที่จะให้ผลบวกเมื่อมีคนติดเชื้อตั้งแต่เนิ่นๆและมีไวรัสในปริมาณต่ำ นั่นเป็นปัญหาเพราะไวรัสจำนวนเล็กน้อยนั้นสามารถทวีคูณและแพร่เชื้อได้สูง
การทดสอบ PCR นั้นดีกว่าในการให้ผลลัพธ์ที่เป็นบวกสำหรับผู้ที่มีไวรัสเพียงเล็กน้อย แต่เนื่องจากอาจต้องใช้เวลาหลายวันกว่าจะได้ผลการทดสอบ PCR กลับมา การติดเชื้อจึงอาจมีโอกาสเติบโตและแพร่กระจายได้ ทางที่ดีควรสังเกตการติดเชื้อไวรัสเมื่อมีขนาดเล็ก เพื่อให้บุคคลนั้นสามารถแยกตนเองได้ก่อนที่ไวรัสจะมีโอกาสแพร่เชื้อให้คนอื่น
Sally McFallหัวหน้าเจ้าหน้าที่วิทยาศาสตร์ของ Minute Molecular และวิศวกรรมชีวการแพทย์กล่าวว่า “ปัญหามากมายเกี่ยวกับ PCR ในส่วนก่อนหน้าของการระบาดใหญ่ไม่ได้เกี่ยวกับระยะเวลาที่ใช้ในการทำการทดสอบ [ในห้องปฏิบัติการ] ศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์น คลินิกต้องจัดส่งตัวอย่างไปยังห้องปฏิบัติการทดสอบที่ใกล้ที่สุด จากนั้นจึงอาศัยบุคลากรที่ผ่านการฝึกอบรมจำนวนจำกัดเพื่อทำการทดสอบ ดังนั้นปัญหาคอขวดจึงทำให้เกิดความล่าช้า
DASH คือการทดสอบ ณ จุดดูแล นั่นหมายความว่าคนๆ เดียวกันที่เช็ดจมูกของคุณก็จะทำการทดสอบด้วย DASH และให้ผลลัพธ์ โดยตัดขั้นตอนด้านลอจิสติกส์ที่ใช้เวลานานออกไป และกระบวนการ PCR เองก็สั้นกว่ามากเช่นกัน
“ตั้งแต่ต้นจนจบ การทดสอบ PCR ในห้องปฏิบัติการแบบคลาสสิก เช่นเดียวกับที่เราดำเนินการที่นี่ อาจใช้เวลามากกว่าสามชั่วโมง” แซนเดอร์สกล่าว “PCR 15 นาที ณ จุดดูแลนั้นค่อนข้างน่าทึ่ง นั่นเป็นกรอบเวลาที่สั้นมากในการเรียกใช้ปฏิกิริยานั้นจนเสร็จสิ้นและการตรวจจับ ฉันคิดว่ามันเจ๋งดี”
PCR ย่อมาจากปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส และเป็นขั้นตอนในห้องปฏิบัติการมาตรฐานที่มีมา ตั้งแต่ ปี1985 PCR ใช้สำหรับทำสำเนาลำดับรหัสพันธุกรรมที่สั้นและเฉพาะเจาะจง ในช่วงเย็น โปรตีนจะจับรหัสพันธุกรรมของไวรัสและสร้างสำเนาสั้นๆ จากนั้นช่วงที่อบอุ่นจะทำให้สารเคมีทั้งหมดแยกออกจากกันและกระจายออกไปในสระของของเหลว การเปลี่ยนช่วงเย็นและอบอุ่นทำให้จำนวนสำเนาเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ ตราบใดที่มีสารพันธุกรรมจากไวรัสอยู่ในตอนแรก
DASH สามารถดึงข้อมูลทางพันธุกรรมของไวรัสออกจากไม้กวาดได้ภายในสิบนาที จากนั้นจึงย้ายตัวอย่างไปยังห้องอื่นเพื่อเรียกใช้ PCR 40 รอบในเวลาเพียงห้านาที อุปกรณ์จะวัดปริมาณสารพันธุกรรมในคาร์ทริดจ์ในขณะที่กระบวนการทำงาน และแสดงผลบวกหรือลบบนหน้าจอ Minute Molecular ตั้งเป้าที่จะทำให้การทดสอบมีราคาถูกและใช้งานง่ายทุกที่ที่อาจต้องการการทดสอบ Covid-19 ที่รวดเร็วและแม่นยำ
เมื่อ McFall และเพื่อนร่วมงานของเธอ David Kelso พัฒนา DASH ครั้งแรกในปี 2017 พวกเขาคิดว่ามันเป็นเครื่องมือในการวินิจฉัยโรคติดต่อทางเพศสัมพันธ์สำหรับผู้ที่อยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีทรัพยากรต่ำ ซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะได้ผลการทดสอบและแผนการรักษาสำหรับบุคคลในไม่กี่วันหลังจากนั้น พวกเขาไปพบแพทย์ แต่เมื่อการระบาดใหญ่เริ่มขึ้นในปี 2020 ทีมงานจึงหันมาใช้เทคโนโลยีนี้ในการทดสอบโควิด-19
McFall กล่าวว่า “มันเป็นหน้าที่ของทุกคนบนดาดฟ้า โดยมุ่งเน้นที่การพยายามพัฒนาสิ่งต่างๆ ให้เร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อที่เราจะได้พยายามสร้างผลกระทบต่อการระบาดใหญ่” McFall กล่าว “ตามหลักวิทยาศาสตร์ ก็ไม่ต่างกันเลย [เทียบกับการวิจัยก่อนโควิด] มันเหมือนกับการพยายามสร้างเครื่องบินในขณะที่คุณกำลังบินอยู่”
ขณะนี้ทีมงานมีอุปกรณ์ DASH ต้นแบบ 10 เครื่องที่พวกเขากำลังทดสอบเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำเท่ากับการทดสอบ PCR แบบมาตรฐานในห้องปฏิบัติการ ตลอดการพัฒนาอุปกรณ์ ทีมงานต้องติดตามงานวิจัยใหม่เกี่ยวกับสายพันธุ์ coronavirus อย่างใกล้ชิดเพื่อให้แน่ใจว่า DASH สามารถตรวจพบการติดเชื้อเหล่านั้นได้
“คุณต้องการแสดงให้เห็นว่าผลลัพธ์ของคุณแข็งแกร่งที่สุดในการตั้งค่าต่างๆ และในกรณีของการทดสอบ ณ จุดดูแลเช่นนี้ ผู้ปฏิบัติงานที่ไม่ได้รับการฝึกอบรมที่ค่อนข้างจะสามารถใช้งานเครื่องมือนี้ได้จริง” แซนเดอร์สกล่าว นอกจากนี้ เขายังตั้งข้อสังเกตว่าสิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่า DASH สามารถปรับให้เข้ากับปัญหาการขาดแคลนพลาสติกและสารเคมีที่ใช้ในตลับหมึกได้
แผนโมเลกุลนาทีที่จะใช้สำหรับการอนุญาตใช้ในกรณีฉุกเฉินจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกาในช่วงฤดูร้อนและส่งข้อมูลเกี่ยวกับ DASH ไปยังสิ่งพิมพ์ที่ผ่านการตรวจสอบโดยเพื่อน หากบริษัทได้รับการอนุมัติให้ใช้ในกรณีฉุกเฉิน ก็สามารถเริ่มผลิตอุปกรณ์ DASH และคาร์ทริดจ์ได้ Walter Narajowski ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายปฏิบัติการของ Minute Molecular ประมาณการว่าอุปกรณ์ DASH 1,500 เครื่องจะสามารถรองรับการทดสอบได้ 1 ล้านครั้งต่อเดือน
อุปกรณ์นี้อาจมีประโยชน์ในทุกที่ที่มีคนกลุ่มเล็กๆ เข้ามาในพื้นที่ที่มีแนวโน้มแพร่เชื้อ หรือในคลินิกในชนบทที่เผชิญกับความท้าทายในการนำตัวอย่างทดสอบไปยังห้องปฏิบัติการที่สามารถใช้ PCR มาตรฐานได้ ขนาดกลุ่มถูกจำกัดด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าหน่วย DASH แต่ละหน่วยสามารถเรียกใช้การทดสอบได้ครั้งละหนึ่งหน่วยเท่านั้น และการทดสอบละ 15 นาที เวลานั้นจะเพิ่มขึ้น แม้ว่าสถานที่จัดงานจะมีหน่วยทำงานหลายหน่วยพร้อมกันก็ตาม
อาจใช้ DASH เพื่อคัดกรองพนักงานหน้างาน เช่น ในสถานพยาบาลหรือร้านของชำ ก่อนเริ่มกะ เพราะพวกเขาติดต่อกับคนจำนวนมากในแต่ละวัน หรือจะใช้ทดสอบสมาชิกทีมกีฬาก่อนเกมก็ได้ แซนเดอร์สกล่าวว่าการใช้ DASH เพื่อทดสอบผู้ชมในสนามกีฬาทั้งหมดสำหรับเกมนั้นจะไม่เป็นประโยชน์ DASH ยังสามารถสำรองการทดสอบแอนติเจนอย่างรวดเร็วซึ่งให้ผลลัพธ์ที่คลุมเครือ Merchak กล่าว
DASH ได้รับการออกแบบให้ยังคงมีประโยชน์แม้หลังจากการระบาดของ Covid-19 ลดลง จำเป็นต้องปรับคาร์ทริดจ์เพียงไม่กี่ส่วนเพื่อทดสอบจุลินทรีย์ต่างๆ เช่น ไวรัสไข้หวัดใหญ่
“สร้างขึ้นโดยคำนึงถึงความทนทานและ…ไวรัสระบบทางเดินหายใจอื่นๆ” Merchak กล่าว “ดังนั้น สิ่งเหล่านี้ไม่ได้มีไว้สำหรับการระบาดใหญ่เท่านั้น หวังว่าสิ่งเหล่านี้จะเป็นประโยชน์ต่อประชากรและการดูแลสุขภาพในอนาคตข้างหน้า”
