• By Sharon Theimer

عندما يجتمع الإبداع والتعاون والخبرة معًا لابتكار مسحة غير مسبوقة لاختبار فيروس كورونا

17 مارس 2021

في ظل إمكانية مواجهة النقص في الإمدادات، أصبحت المهمة المباشرة وهي العثور على المزيد من المسحات، جهدًا هائلًا شارك فيه العديد من الأقسام والخبراء، وتكلّل بقيام مايو كلينك بتصميم واختبار وتصنيع أداة طبية جديدة.

______________________________________

لا تتميز المسحات في حد ذاتها بخصائص تسترعي الانتباه؛ فهي أداة صغيرة صالحة للاستخدام مرة واحدة تجمع بين بساطة الصنع وانخفاض السعر – وبالكاد تستحق أن يُطلق عليها وصف "جهاز طبي". ولكن مع تفشي جائحة كوفيد-19، اكتسبت هذه المسحة المتواضعة أهمية بالغة. فبدونها، يتوقف إجراء الاختبارات تمامًا، ويَصعُب اكتشاف الفيروس للغاية.

وعندما زاد الطلب على مسحات الاختبار زيادة هائلة في فصل الربيع الماضي، وقلَّ المتوفر منها إلى حد الندرة، شكَّل ذلك تحديًا هائلاً أمام بول جانيتو، الحاصل على الدكتوراه، وأحد مديري المختبرات في قسم طب المختبرات وعلم الأمراض في مايو كلينك ونائب مدير لجنة إدارة سلاسل التوريد بالقسم.

توجد شركتان لتصنيع المسحات الأنفية البلعومية ذات رؤوس مسح مصنوعة من الألياف، وهي المسحة القياسية لاختبار SARS-CoV-2 الجزيئي. وفي الوقت الذي سعت خلاله الشركات المصنعة لزيادة الإنتاج لتلبية الطلب المتزايد، تم تكليف الدكتور جانيتو وزملائه في إدارة سلاسل التوريد بمهمة البحث عن موردين آخرين وأنواع أخرى من المسحات.

قد تبدو مهمة البحث عن بدائل إضافية لمسحات الاختبار بسيطة، لكنها في الحقيقة استدعت عملاً جماعيًا بذل فيه فريق ضخم من مختلف خبراء الأقسام جهودًا مضنية ليصل الأمر بمايو كلينك، ولأول مرة، أن تتولى تصميم واختبار وتصنيع أداة طبية جديدة معتمدة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية: إنها مسحة المحارة الأنفية الوسطى المصنوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد.

وجاء هذا الإنجاز ليعزز حلقة محورية من حلقات سلسلة التوريد، فأصبح لمايو كلينك أن تمضي بخطى واثقة في تطوير اختبار للكشف عن فيروس كوفيد-19 في المنزل؛ ما يخفف العبء الملقى على عاتق أطقم الرعاية الصحية المسؤولين عن إجراء الاختبارات بالحضور الشخصي.

وتعليقًا على هذا الإنجاز، يقول الدكتور جانيتو: "أصبح بإمكاننا التغلب على هذا الوباء بفضل علاقاتنا مع  الموردين الموثوقين ونجاحنا في تصنيع منتجات أساسية بأنفسنا، كهذه المسحات". ويضيف: "وبذلك تتعدد الخيارات أمامنا؛ فلا نجد أنفسنا مضطرين للّجوء إلى تخفيض الجودة العالية للرعاية الصحية التي تفخر مايو كلينك بتقديمها".

الكشف عن بديل وجيه

كانت الدكتورة بوبي بريت أول من ساهم في حل أزمة مسحات الاختبار، ,وهي رئيسة قسم علم الأحياء الدقيقة السريري في مايو كلينك، حيث اكتشفت بالاطِّلاع على أبحاث سابقة أن مسحات المحارة الأنفية الوسطى لا تقل فعالية عن المسحات الأنفية البلعومية في اكتشاف العدوى الفيروسية في الجهاز التنفسي العلوي.

وفي هذا الصدد، توضَّح: "لقد بدأتُ مبكرًا في التواصل مع الدكتور جانيتو وتبادل وجهات النظر حول هذا الأمر، وفي ضوء ما أجريتُه من أبحاث سابقة لمعرفة مدى فعالية مسحات المحارة الأنفية الوسطى لتشخيص الأنفلونزا، واصلنا البحث في الدراسات المنشورة، وتوصلنا إلى أن هذه المسحات فعالة أيضًا في الكشف عن الإصابة بفيروس كوفيد-19".

هذا وقد رأت الدكتورة بريت أن استخدام مسحات المحارة الأنفية الوسطى ينطوي على العديد من الفوائد، أولها أن استخدام هذه المسحات أكثر راحة للمرضى؛ لأنها لا تحتاج سوى أن تصل إلى منتصف الأنف لأخذ العينة، بعكس المسحات الأنفية البلعومية التي تخترق المسار الأنفي إلى أقصى درجة. ثانيًا، باستخدام مسحة من المحارة الأنفية الوسطى للكشف عن فيروس كوفيد-19، يمكن للمرضى أخذ العينة بأنفسهم، الأمر الذي يتعذر عمله بالمسحات الأنفية البلعومية. وبذلك يتسنى للمرضى أخذ العينة في المنزل، أو الحضور إلى إحدى العيادات الطبية لأخذ العينة بأنفسهم تحت إشراف اختصاصي رعاية صحية يمكنه توجيههم لاتباع الأسلوب السليم في أخذ العينة مع المحافظة على التباعد.

تجدُر الإشارة إلى أن مايو كلينك طبّقت أسلوب الجمع الذاتي للعينات في عددٍ من المواقع. وفور الحصول على الموافقة الطارئة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية لاستخدام هذه المسحات، سيتم إتاحة جمع العينات في المنزل على نطاق واسع.

وتتابع الدكتورة بريت قائلةً: "إن الجمع الذاتي للعينات باستخدام مسحات المحارة الأنفية الوسطى تحت إشراف طبي يُعد خطوة هائلة للأمام". وتضيف: "لم يَعُد المريض بحاجة إلى ممرضة لأخذ العينة، كما هو الحال مع المسحات الأنفية البلعومية. وثمة أوجه أخرى للرعاية في احتياج شديد لطاقم التمريض؛ لذا من الميزات المذهلة لهذا النوع من المسحات أنه يمكن جمع العينات ذاتيًا تحت إشراف أفراد آخرين من فريق الرعاية الصحية. كما يحتاج الجمع الذاتي للعينات تحت إشراف طبي عددًا أقل من وسائل الوقاية الشخصية؛ ما يسهم في توفير الموارد القيّمة. وأخيرًا، يفضل المرضى استخدام مسحات المحارة الأنفية الوسطى لأنها أكثر راحة وأقل توغلاً".

الاستفادة من المعرفة الفنية لخبرائنا

للمضي قدمًا في توفير هذا النوع من مسحات الاختبار، تواصل الدكتور جانيتو مع شركة كوبان ديغنوستيكس لتوريد مسحات المحارة الأنفية الوسطى لمايو كلينك. ولكن ما زال هناك ما يدعو للقلق. فكوبان هي المُصنع الوحيد لمسحات المحارة الأنفية الوسطى في العالم. وعلى الرغم من ثقة الدكتور جانيتو في علاقة الشراكة الوطيدة التي تجمع بين مايو كلينك وشركة كوبان، فلا يوجد ما يضمن قدرة الأخيرة على توريد كميات كافية من المسحات على نحو مستمر لتلبية الطلب المتزايد في مقرات المستشفى. لذا أخذ يبحث عن خيارات بديلة.

وما إن علِمَ الدكتور جانيتو بوجود مختبر النمذجة التشريحية ثلاثية الأبعاد في مايو كلينك، حتى خطرت له فكرة أخرى. ماذا لو نجحت مايو كلينك بتصنيع مسحات الاختبار بنفسها لتلبية التوريدات التجارية؟

يتبع مختبر النمذجة التشريحية ثلاثية الأبعاد لقسم الأشعة بمايو كلينك، ويعمل هذا المختبر على معالجة بيانات الأشعة، كالتصوير المقطعي المحوسب والتصوير بالرنين المغناطيسي، وتحويلها إلى نُسَخ تشريحية مطابقة للواقع بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وذلك للمساعدة في وضع الخطط للتدخلات الجراحية. ويصمم طاقم العمل بالمختبر أيضًا أدوات مخصصة لكل مريض قابلة للتعقيم والاستخدام في غرفة العمليات.

عندما علم المدير الطبي للمختبر الدكتور جوناثان موريس بالاهتمام الذي تحظى به مسحات الاختبار المصممة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، كان واثقًا من إمكانية تصنيعها. وأكد الدكتور موريس بكل ثقة: "هذا ما نُحسِن صنعه تمامًا. نعمل على ابتكار أدوات جديدة. ثم نصممها بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. وهذه باختصار خلاصة خبراتنا". ويتابع قائلاً: "لقد صمّمنا منظومة عمل في المختبر خاضعة لنظام مخصص لإدارة الجودة بهدف تصنيع أدوات قابلة للتعقيم ومتوافقة حيويًا ومصممة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من الفئة 2. وبما أننا قد هيأنا البيئة المناسبة، كنا على أهبة الاستعداد لابتكار مسحة اختبار عبر المحارة الأنفية الوسطى في ضوء المعايير التي وضعها لنا الدكتور جانيتو".

وهنا جاء دور إيمي ألكسندر، إحدى كبار مهندسي الطب الحيوي في المختبر. كانت مهمتها تتمثل في تصميم المسحة، والتأكد من إمكانية إنتاج كميات كبيرة منها. ومع أنه لم يسبق تطوير مسحة للمحارة الأنفية الوسطى بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، إلا أن الأبحاث كانت تجري على قدم وساق فيما يتعلق بتطوير مسحات أنفية بلعومية بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد.

وتقول إيمي ألكسندر: "أجرى خبراء في الطباعة ثلاثية الأبعاد بجامعة ساوث فلوريدا بمدينة نورث ويل دراسة محلية لتطوير مسحات أنفية بلعومية بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بالتعاون مع مختبرات فورملابز؛ ومن هنا جاءت الثقة التي دفعتنا إلى تجربة هذا النوع الجديد من المسحات".

وبالاستناد إلى المعلومات المقدمة من مختبرات مايو كلينك وقسم علم الأحياء الدقيقة السريري وقسم الكيمياء الحيوية السريرية، تمكنت إيمي ألكسندر والفريق المعاون لها من تصميم أربعة أشكال للمسحة، مع تقديم عدة إصدارات من الشكل النهائي التجريبي لها.

وتعليقًا على ذلك، تقول إيمي: "ما إن توصلنا إلى تصميم نهائي للمسحة، كان عليّ وضع نظام لتصنيع المسحات بكميات كبيرة، الأمر الذي لم يسبق لي القيام به". ثم تستدرك: "لكن رُبّ ضارة نافعة؛ فلقد أتاح فيروس كوفيد للجميع فرصًا متعددة لاكتشاف مهارات لم نكن نعلم أننا نمتلكها".

التحقق من الدقة

بعدما نجح فريق العمل بالمختبر في تصميم المسحات وأثبت أنه من الممكن تصنيعها بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، حان الوقت لاختبارها. ومن هنا جاء الدكتور جوزيف ياو، اختصاصي علم الأحياء الدقيقة السريري في مايو كلينك، لإجراء دراسات أولية على المسحات. ثم صممت الدكتورة بريت والدكتور ياو والفريق المعاون لهما دراسة سريرية للتأكد من مدى فعالية مسحات المحارة الأنفية الوسطى في الكشف عن الإصابة بفيروس كوفيد-19. بينما تولى مركز الأبحاث والابتكار التابع لقسم طب المختبرات وعلم الأمراض الإشراف على تعيين المرضى والحصول على موافقتهم وجمع العينات منهم. وعمل طاقم التمريض في نظام مايو كلينك الصحي في مانكاتو بولاية مينيسوتا على جمع عينات المسحات من المرضى.

وفي إطار هذه الدراسة، تم أخذ عينات من 318 مريضًا باستخدام مسحات المحارة الأنفية الوسطى التي صنعتها مايو كلينك وكذلك المسحات الأنفية البلعومية. سجلت الاختبارات بالمسحات الأنفية البلعومية 37 نتيجة إيجابية، في حين بلغ عدد النتائج الإيجابية للاختبارات بمسحات المحارة الأنفية الوسطى 38 نتيجة. وعند مقارنة مسحة المحارة الأنفية الوسطى بالمسحة الأنفية البلعومية، وجدنا أن هناك خمس نتائج لمسحات المحارة الأنفية الوسطى جاءت بنتيجة إما سلبية مزيفة أو إيجابية مزيفة، ومع ذلك تصل نسبة التطابق بين نتائج نوعي المسحات بصفة عامة إلى 98.4%. وهو ما يتفوق على المعيار الذهبي لنتائج الاختبارات، وهو نسبة 95%. وفي جزء منفصل من الدراسة، طُلِب إلى المشاركين جمع عيناتهم بأنفسهم باستخدام مسحات من إنتاج شركة كوبان وأخرى مصنوعة في مايو كلينك. وقد أفاد خمسة وثمانون بالمئة من المشاركين أن عملية أخذ العينة كانت سهلة أو سهلة جدًا.

وبنبرة واثقة تقول الدكتورة بريت: "كنا واثقين من نجاح تجربة إنتاج مسحات المحارة الأنفية الوسطى في ضوء ما اطَّلعنا عليه من أبحاث ودراسات منشورة قبل ظهور فيروس SARS-CoV-2". وتستدرك قائلةً: "ولكن ما ساعدنا كثيرًا هو البيانات المتوفرة لدينا التي تفيد بقدرة مسحات المحارة الأنفية الوسطى على اكتشاف حالات إيجابية تماثل ما ترصده المسحات الأنفية البلعومية. ومنذ ذلك الحين، تتوالى المزيد من البيانات التي تدعم استخدام مسحات المحارة الأنفية الوسطى".

وبناءً على تلك البيانات، قامت إيمي ألكسندر بتسجيل مختبر النمذجة التشريحية ثلاثية الأبعاد بمايو كلينك باعتبارها منشأة لتصنيع الأجهزة الطبية، وحصلت على موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على اعتبار مسحة المحارة الأنفية الوسطى أداةً طبيةً معتمدةً. وبدأ إنتاج المسحات الجديدة بكميات ضخمة في نوفمبر/تشرين الثاني.

وكما قالت إيمي ألكسندر: "لم يستغرق تصميم هذه الأداة الطبية وإنتاجها سوى وقتًا قصيرًا للغاية لتدخل بعدها حيز الاستخدام، ولم يكن ذلك ممكنًا أبدًا ما لم تتضافر جهود مسؤولي مايو كلينك في جميع الأقسام والتخصصات لإخراج هذه الأداة المذهلة إلى النور بعد التأكد من سلامتها وفعاليتها".

الاعتماد على عادة العمل الجماعي

ينتج مختبر النمذجة التشريحية ثلاثية الأبعاد حاليًا ما يقرب من 32 ألف مسحة محارة أنفية وسطى خلال دورة إنتاج مدتها خمسة أيام. وعلى الرغم من أن مايو كلينك تعتمد بشكل أساسي على شركة كوبان في توريد مسحات المحارة الأنفية الوسطى التي تحتاجها، تتوفر المسحات المصنوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد التي تصنعها مايو كلينك بنفسها لسد أي عجز في مخزون المسحات اللازم لإجراء الاختبارات. كما تُعد بديلاً احتياطيًا في حالة توقف توريد المسحات من جانب شركة كوبان لأي سبب من الأسباب.

ويعلق الدكتور جانيتو: "إن ما يمنح مايو كلينك وضعًا مستقرًا ويجعلها تتحكم في زمام الأمور هو توفر القدرة على تصنيع ما تحتاجه". ويضيف: "الآن لم نَعُد معتمدين على مصدر وحيد لإنتاج المسحات وتوريدها إلينا. فالابتكار يمنحنا وفرة في البدائل والخيارات، ويتيح لنا مواصلة عمليات التشغيل الأساسية".

ويشيد الدكتور موريس بالعمل الجماعي الدؤوب في مايو كلينك، وينسب إليه الفضل في إنجاز تصنيع المسحات الجديدة. ويقول في هذا الصدد: "تسود بيئة العمل لدينا ثقافة التواصل الفعال بسلاسة بين مختلف الأقسام. حيث تتضافر جهودنا للوصول إلى الحل الأنسب لحالة المريض. فنحن لا نعمل في أبراج منعزلة. وعندما وُضعت هذه الثقافة على المحك في ظل أزمة مثل جائحة كوفيد، لم تلبث أن أثبتت فعاليتها الحقيقية".

وترى الدكتورة بريت بقسم طب المختبرات نجاح هذا المشروع بمنظور مماثل، إذ تقول إن "نجاح هذا المشروع اعتمد على ثقافة التعاون السائدة في مايو كلينك، وهو أحد أروع الأمثلة على التعاون التي شهدتها في مايو كلينك". كما توضح: "تم تكليف فرق عمل متعددة من قسم الأحياء الدقيقة ومختبر النمذجة التشريحية والممارسة وإدارة سلاسل التوريد والخدمات المركزية والإدارة العليا. وما كان لهذا المشروع أن يُكلّل بالنجاح، لولا تضافر جهود تلك الفِرَق جميعًا، حيث لم يبخل أي فرد من أفراد هذا العمل الجماعي بأي دعم أو مساندة، وبذلك كان النجاح حليفهم في جميع مراحل المشروع".

هذا المقال من إعداد فريق مايو كلينك (Mayo Clinic)

______________________________________

المعلومات الواردة في هذا المقال كان دقيقاً في وقت نشره. ونظرًا للطبيعة المتغيرة لجائحة كوفيد-19، لربما يتغير الفهم العلمي إلى جانب الإرشادات والتوصيات، منذ تاريخ النشر الأصلي.

للحصول على مزيد من المعلومات والتغطية الشاملة عن كوفيد-19، يمكنك زيارة شبكة مايو كلينك الإخبارية وmayoclinic.org.

للصحفيين: يمكن استخدام المعلومات الواردة في هذا المقال وإسنادها إلى مايو كلينك Mayo Clinic. لإجراء مقابلة مع أحد خبراء مايو كلينك Mayo Clinic، يرجى الاتصال بقسم العلاقات الإعلامية في مايو كلينك Mayo Clinic عبر البريد الإلكتروني:  newsbureau@mayo.edu