איך מזהים קורונה ומה מפתחים בעולם: מדריך הבדיקות

מהיום שפרצה מגפת הקורונה לחיינו, אנחנו מתעסקים רבות בשאלת הבדיקות לאבחון המחלה - החל בשאלה כמה בדיקות נערכות, דרך אופן איסוף הדגימות, ועד להחלטה את מי צריך לבדוק ומתי. כדי להבין את כל אלה, חשוב להבין אילו בדיקות קיימות, כיצד הן פועלות ומהי המשמעות של תוצאותיהן.

האבחון כיום מתבסס על בדיקה הקרויה Quantitative polymerase chain reaction או בקיצור- qPCR. הבדיקה מתבססת על שיטה שפותחה עוד בראשית שנות השמונים, ובודקת ישירות את נוכחות החומר הגנטי של הנגיף בריריות האף והלוע באמצעות מטוש. מדובר בבדיקה קלה לתכנון ומדויקת ביותר, אך היא אינה חפה מחסרונות. ראשית, הבדיקה מצריכה צוות רפואי ומעבדתי לנטילת הבדיקה ועיבודה. בנוסף לכך, יש צורך בציוד וחומרים, שחלקם נמצאים במחסור עקב העלייה בביקוש העולמי, כגון מטושים, ערכות להפקת החומר הגנטי מהנגיף ומכשירים לביצוע הבדיקה.

כמו כן, קיימת מגבלה לוגיסטית - הדגימות נלקחות בביתם של אנשים או במרפאות ייעודיות, ואז נשלחות למספר מצומצם יחסית של מעבדות מרכזיות, שיש להן את הציוד וכוח האדם לביצוע הבדיקות. כך נוצר מצב שבו למרות שהבדיקה עצמה אורכת בין ארבע לשש שעות, בפועל לוקחות לפחות 24 שעות מרגע נטילת הבדיקה ועד לקבלת התוצאות. לעיתים, עקב עומסים על מעבדות, מדובר ב-48 שעות ומעלה.

בנוסף, הבדיקה יכולה לזהות רק מחלה פעילה שבה החומר הגנטי של הנגיף עדיין נמצא בגוף. היא אינה מזהה מקרים של אנשים שחלו והחלימו, וכך אינה מאפשרת לבחון באופן ישיר האם חשיפה חוזרת לנגיף מובילה לתחלואה או לא.

פיתוח של בדיקה מהירה שיכולה להתבצע בקלות במרפאות, תחסוך בחומרים ולוגיסטיקה ותאפשר הבחנה בין חולים פעילים למחלימים יכולה לשפר את יכולת הניטור של התפשטות המחלה וכך תאפשר קבלת החלטות מושכלת יותר למדיניות ניהול המגיפה.

ניתן לבצע בדיקות נוגדנים במעבדות סרולוגיות. כדי לאתר נוגדנים שפועלים נגד הנגיף בדמם של חולים, מייצרים צלחות פטרי עם באריות - שקעים צרים ועמוקים, שכל אחת מהן מצופה באנטיגנים של הנגיף. לכל בארית מוסיפים מעט דם של נבדקים. במידה והדם מכיל נוגדנים נגד האנטיגן, הם ייקשרו אליו בחוזקה. בהמשך הבארית נשטפת, כדי להסיר נוגדנים שלא נקשרו, ומוסף לה צבען שצובע את הנוגדנים שנותרו קשורים לאנטיגן. לבסוף הצלחת כולה נסרקת באמצעות מכשיר שמזהה את העלייה ברמת הצבע בבאריות החיוביות לנוכחות הנוגדנים.

השיטה יכולה להיות ישימה להבחנה בין הדבקה פעילה לבין הדבקה קודמת, על ידי שימוש בצבען שונה לשני סוגי הנוגדנים - נוכחות של נוגדנים מסוג IgM פירושם הדבקה פעילה, בעוד שנוכחות של נוגדנים מסוג IgG פירושם הדבקה קודמת.

למרות שמדובר בשיטה שימושית, היא אינה פותרת את בעיית הלוגיסטיקה וכוח האדם, מפני שהיא עדיין מצריכה נטילת דגימות דם, שינוען למעבדות וכוח אדם וחומרים לביצוע הבדיקות. כדי להתגבר על כך, חוקרים בתעשייה מנסים לפתח בדיקת נוגדנים מהירה לאיתור חולים, שניתנת לביצוע במרפאות קהילתיות.

הבדיקה, שמזכירה את הבדיקה הפשוטה להריון שנמכרת בכל בית מרקחת, מורכבת מרצועה שמוטמע בה פס רוחבי של האנטיגן. בחלק הקדמי של הרצועה יש פס של חומר ספוגי, שעליה מונחות שתי טיפות דם. החומר הספוגי סופח אליו את תאי הדם ומאפשר לנוזל הדם (הסרום) להתפזר על גבי הרצועה ולהגיע לפס של האנטיגן. אם יש בדגימה נוגדנים ספציפיים נגד האנטיגן, הם ייקשרו אליהם בחוזקה. הבדיקה מתבצעת בנוכחות צבען שצובע את הנוגדנים שהצטברו על גבי הפס של האנטיגן. כך מתקבל פס נראה לעין, שפירושו תוצאה חיובית לנוכחות של הנוגדנים ויכול להצביע על הדבקה.

ברוב הבדיקות משלבים פס נוסף של ביקורת חיובית, שתפקידה לוודא שהבדיקה אכן אמינה ושתוצאה שלילית אינה נובעת מכשל טכני בבדיקה עצמה. גם במקרה הזה ניתן לשלב באותה בדיקה צבען שונה עבור נוגדני IgM ו-IgG וכך להבחין בין הדבקה פעילה לקודמת. כמו כן, ניתן להתבסס על עקרון זהה ליצירת בדיקה לאיתור אנטיגנים של הנגיף בדם, באמצעות הטבעת נוגדנים.

למרות הפוטנציאל הרב, עדיין לא קיימות בדיקות נוגדנים מהירות לאיתור הדבקה ב-SARS-CoV-2, שכן פיתוחן אורך זמן. ראשית יש להבין נגד איזה אנטיגנים נוצרת תגובה חיסונית. בהמשך, יש לייצר כמות גדולה של האנטיגנים או של הנוגדנים שלהם באמצעות הנדסה גנטית, בדומה למה שעושים עבור ייצור של חיסון. לבסוף, על מנת לבחון את אמינות הבדיקה יש לבצע אותה על אנשים בריאים, חולם מאומתים וחולים שהחלימו. רק כך ניתן לדעת שהבדיקה רגישה מספיק לזיהוי מודבקים. עם זאת, למרות הפיתוח הארוך, ברגע שבדיקות כאלו הופכות לזמינות הן יכולות להתבצע במרפאות קהילתיות, מספקות תשובה תוך מספר דקות וחוסכות ציוד, כוח אדם וזמן יקר ערך.

כעת מושקעים מאמצי פיתוח רבים, על ידי מספר מעבדות מחקר וחברות, לפיתוח בדיקת נוגדנים מהירה עבור SARS-CoV-2. קבוצת מחקר מטייוואן מנסה לפתח ערכה לאיתור אנטיגנים של חלבון N המרכיב את מעטפת הנגיף בדמם של חולים. הקבוצה נעזרה באלגוריתמים ובינה מלאכותית כדי לברור נוגדנים שמזהים באופן מדויק את החלבון של SARS-CoV-2 וכעת מנסה לשלב אותם בערכת בדיקה.

חברת ביוטכנולוגיה קנדית מנסה לפתח ערכה דומה עבור אנטיגן אחר של הנגיף, חלבון S1 שאחראי לחדירתו לתאי המטרה. שתי החברות מתכננות לייצר מספר ערכות כאלו ולבחון את יעילותן בקרב חולים. אנחנו לא יודעים עדיין עד כמה גישה זו תהיה רלוונטית עבור SARS-CoV-2, שכן לא בכל המקרים ניתן לאתר חומר גנטי של הנגיף בזרם הדם. לפיכך יש צורך לבחון האם אנטיגנים אלו אכן נמצאים באופן עקבי בדמם של חולים.

במקביל, חוקרים מנסים לפתח ערכות בדיקה מהירות לאיתור נוגדנים כנגד חלבוני הנגיף בדמם של חולים. חברה גרמנית פיתחה ערכת בדיקה לאיתור נוגדני IgM ו-IgG כנגד שני האנטיגנים הידועים של הנגיף, חלבון N וחלבון S. הבדיקה הצליחה לאתר 70% מכלל החולים בטווח הזמן של 4-10 ימים לאחר התחלת הסימפטומים, ולמעלה מ-90% מהחולים לאחר 11 יום. חברה בריטית נוספת פיתחה ערכה דומה, שכבר נרכשה על ידי ממשלת בריטניה לשימוש נרחב, למרות שהועלו ספקות בנוגע ליעילותה בשימוש כזה.

בדיקות נוגדנים אינן מדויקות כמו בדיקות שמבוססות על איתור החומר הגנטי של הנגיף, שכן הן תלויות בתגובה החיסונית של כל אדם. פרק הזמן שבו גופנו מייצר נוגדנים נגד מחולל מחלה משתנה מאדם לאדם, ומנגיף לנגיף. עבור נגיף ה-SARS-CoV-2 נראה כי מתפתחת תגובה של נוגדנים מסוג IgM בשלב מאוחר יחסית, כתשעה ימים לאחר הופעת סימפטומים ראשונים. בדיקת רמת הנוגדנים בשלב מוקדם יותר עלולה להוביל לתוצאה שלילית שגויה. בנוסף, הבדיקה אינה יעילה בקרב מדוכאי חיסון, אחת מקבוצות הסיכון לתחלואה קשה מהנגיף, שכן תגובת הנוגדנים שלהם עלולה להיות מעוכבת אף יותר.

למרות המגבלות, יש לקוות שהמאמצים האלו יישאו פרי ויאפשרו פיתוח של בדיקות מהירות ואמינות לאיתור הדבקה בנגיף. בכל מקרה, הבדיקות הללו לא צפויות לשנות בקרוב את צעדי הבידוד ומגבלות התנועה שמוטלות על האזרחים בישראל וברחבי אירופה, שכן הן לא יכולות לזהות נשאים בשלב הדגירה של המחלה. זיהוי חולים בשלב הדגירה, לפני הופעת תסמינים, חיוני ליכולת שלנו להאט את ההתפרצות, לפחות עד שימצאו טיפולים יעילים או יפותח חיסון יעיל בטוח.

אנה ריבקין - דוקטורנטית במחלקה למדעים ביומולקולריים במכון ויצמן וממכון דוידסון לחינוך מדעי

ד"ר מעין ברנע־זהר - משתלמת פוסט-דוקטורט במעבדה של פרופ' ארי אלסון, במחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן וממכון דוידסון לחינוך מדעי