ہینڈ ہیلڈ تشخیصی پلیٹ فارم وبائی امراض سے نمٹنے میں مدد کر سکتا ہے۔

سارس، زیکا اور ایبولا سمیت بڑی وبائی بیماریاں اور H1N1 اور COVID-19 جیسی وبائی امراض نے گزشتہ دو دہائیوں میں دنیا کو اپنی لپیٹ میں لے لیا ہے۔ چونکہ متعدی بیماریوں کے پھیلنے میں باقاعدگی سے اضافہ ہوتا ہے، وبائی امراض پر قابو پانے اور وبائی امراض کو روکنے کے لیے وائرل تشخیصی اور نگرانی کی جانچ کی صلاحیت کو بڑھانے کی ضرورت آہستہ آہستہ واضح ہوتی جارہی ہے۔ محققین کی قیادت میں ڈینو ڈی کارلو اور سام امامی نژاد یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، لاس اینجلس سے (UCLA) نے اب ملی میٹر کے سائز کے میگنےٹس (جسے "فیروبوٹس" کہا جاتا ہے) کی بنیاد پر ایک ہینڈ ہیلڈ وائرل تشخیصی ٹیسٹ تیار کیا ہے۔ ٹکنالوجی بیماری کی جانچ کے تھرو پٹ کو نمایاں طور پر بڑھا سکتی ہے، جبکہ اخراجات کو کم سے کم اور نایاب سپلائیز کے استعمال کو کم کر سکتی ہے۔

میں تشخیصی لیب کٹ کی وضاحت کرنا فطرت، قدرت، محققین ملٹی پلیکس اور پولڈ وائرل ٹیسٹنگ کے لیے پلیٹ فارم کے کام کے اصول اور موافقت کا خاکہ پیش کرتے ہیں۔ وہ COVID-19 علامات والے افراد کے نمونوں کا استعمال کرتے ہوئے کلینیکل مطالعہ کے نتائج کی بھی اطلاع دیتے ہیں۔ گولڈ اسٹینڈرڈ ریورس ٹرانسکرپشن-پولیمریز چین ری ایکشن (RT-PCR) پرکھ کا استعمال کرتے ہوئے COVID-19 کے لیے ٹیسٹ کیے گئے ان ہی نمونوں کے ساتھ لیب کٹ کا استعمال کرتے ہوئے ٹیسٹ کے نتائج کا موازنہ کرنے سے ٹیسٹ کی حساسیت 98% اور مخصوصیت 100% ظاہر ہوئی۔

سپلائی کی کمی پر قابو پانا اور لاگت کو کم کرنا

وائرل تشخیصی اور نگرانی کی جانچ کے اختیارات میں سے، نیوکلک ایسڈ ایمپلیفیکیشن ٹیسٹ (NAATs) مخصوص تشخیصی اینٹی باڈیز کی پیشگی نسل کے بغیر حساسیت، مخصوصیت اور تیز رفتار فراہمی کی صلاحیت کے لحاظ سے اینٹیجن- اور اینٹی باڈی پر مبنی ٹیسٹوں کے واضح فوائد دکھاتے ہیں۔ تاہم، پچھلے NAAT پر مبنی ٹیسٹنگ پلیٹ فارم لچکدار ورک فلو کو حاصل کرنے اور بیماری کی اسکریننگ کی کارکردگی کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے لیے درکار مربوط مائع ہینڈلنگ، تجزیہ اور خودکار فیڈ بیک کے عمل کو انجام دینے سے قاصر تھے۔

اس کمی کو دور کرنے کے لیے، یو سی ایل اے کے محققین نے پام کے سائز کا پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ پر مبنی قابل پروگرام پلیٹ فارم بنایا جو متوازی انداز میں مائع ہینڈلنگ اور بائیو اینالٹیکل آپریشنز انجام دیتا ہے۔ پچھلے طریقوں کے برعکس، جس کے لیے بھاری، وسائل سے بھرپور آلات کی ضرورت ہوتی ہے، چھوٹا پلیٹ فارم وائرل پھیلاؤ کی وسیع رینج پر لاگت میں خاطر خواہ بچت فراہم کرتا ہے، جبکہ بیک وقت اعلیٰ درستگی، مضبوطی، موافقت اور توسیع پذیری پیش کرتا ہے۔

"ہماری ہینڈ ہیلڈ لیب ٹیکنالوجی کی کمی اور ٹیسٹوں تک رسائی کی کچھ رکاوٹوں کو دور کرنے میں مدد کر سکتی ہے، خاص طور پر وبائی مرض کے شروع میں، جب بیماری کے پھیلاؤ کو کنٹرول کرنے کے لیے یہ سب سے اہم ہوتا ہے،" ایمانی نژاد کہتے ہیں۔ "اور کم سپلائی اور زیادہ مانگ کے مسائل کو حل کرنے کی اپنی صلاحیت سے باہر، اسے میدان میں اور لیبارٹری کے معیار کے ساتھ کئی قسم کی بیماریوں کے ٹیسٹ کے لیے وسیع پیمانے پر ڈھال لیا جا سکتا ہے۔"

ملٹی پلیکس اور پولڈ ٹیسٹنگ کی طرف بڑھنا

محققین نے وائرس سے جینیاتی مواد کی موجودگی کا پتہ لگانے کے لیے آپریشنز کا ایک مجموعہ تیار کیا - اس معاملے میں، SARS-CoV-2 جو COVID-19 کا سبب بنتا ہے۔ سرکٹ بورڈ تشخیصی NAAT ورک فلو کے ذریعے مقناطیسی نمونوں کی نقل و حمل کے لیے فیروبوٹس کے ایک بھیڑ کو کنٹرول کرتا ہے، جس میں ری ایکشن پروڈکٹ (DNA) کو بڑھانے کے لیے نمونے کی بوندوں کو خودکار نقل و حمل، علی کوٹنگ، انضمام، اختلاط اور گرم کرنا شامل ہے۔ آخر میں، نتائج کا تعین pH اشارے کے رنگ کی تبدیلی کی بنیاد پر کیا جاتا ہے، جو بالترتیب مثبت یا منفی، حد سے اوپر یا نیچے ٹیسٹ کی بائنری تشریح کو قابل بناتا ہے۔

UCLA محققین نے متوازی ہونے کا بھی مظاہرہ کیا - سرکٹ میں برقی مقناطیسی ٹائلوں کا استعمال کرتے ہوئے ایک ہی وقت میں بہت سے فیروبوٹس کو حرکت دینا - نیز ہر فیروبوٹ (دوسرے فیروبوٹس کے ساتھ ہم آہنگی میں) کے ذریعہ باہمی تعاون کے ساتھ ترتیب وار کام کی کارروائیاں۔

ڈی کارلو کا کہنا ہے کہ "اس پلیٹ فارم کا کمپیکٹ ڈیزائن اور نمونوں کی خودکار ہینڈلنگ پولڈ ٹیسٹنگ کے آسان نفاذ کو قابل بناتی ہے جہاں آپ ایک ہی وقت میں درجنوں مریضوں کے نمونوں کی جانچ کر سکتے ہیں، اور تمام اسی مواد کے ساتھ جو فی الحال صرف ایک مریض کو جانچنے کے لیے لیتا ہے،" ڈی کارلو کہتے ہیں۔ "مثال کے طور پر، آپ صرف چند درجن ٹیسٹ کٹس کے ساتھ پورے کالج کے رہائشی ہال میں طلباء کی جانچ کر سکتے ہیں۔"

پولڈ ٹیسٹنگ الگورتھم کو لاگو کرنے سے، جو ایک ہی پرکھ میں 16 نمونوں کی جانچ کر سکتا ہے، سسٹم کو انفرادی طور پر نمونوں کی جانچ کرنے کے لیے ضرورت سے کہیں کم ریجنٹ لاگت کی ضرورت ہوتی ہے۔ اگر پول کیے گئے ٹیسٹ نے مثبت نتیجہ ظاہر کیا، تو پلیٹ فارم کے اندر اس وقت تک آپریشنز کا ایک منظم سیٹ ہوتا ہے جب تک کہ حقیقی مثبت نمونوں کی شناخت نہ ہوجائے۔ بالآخر، محققین نوٹ کرتے ہیں، وائرل پھیلاؤ کے لحاظ سے کیمیائی ریجنٹ کی لاگت کو 10 سے 300 گنا تک کم کیا جا سکتا ہے۔

بیک وقت کئی بیماریوں کی جانچ کے ساتھ ساتھ، پلیٹ فارم ان پٹ کے نمونوں کی ایک بڑی تعداد کو متوازی اور متوازی طور پر ان کے آتے ہی تجزیہ کر سکتا ہے، بیچ پروسیسنگ سے وابستہ انتظار کے اوقات سے گریز کرتے ہوئے۔ اس طرح، ٹیم نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ یہ ٹیکنالوجی عالمی سطح پر وبائی امراض اور وبائی امراض کی تیاری کے لیے جانچ کی صلاحیت کو بڑھانے کے لیے ایک امید افزا حل کے طور پر کام کرتی ہے۔