DTU på vej med ny covid-19 test

Test, test, test lød det fra WHO, men det er kun ganske få lande, der har fulgt den strategi, for der har simpelthen ikke været test nok til at møde behovet. Der skal udvikles test, der kan masseproduceres og forsyningskæderne skal fungere. Nu er forskere på DTU klar med ny metode til screening af covid-19.

Når en ny virus opstår, som har potentiale til at blive en epidemi/pandemi anbefaler epidemiologer verden over at teste bredt på et tidligt tidspunkt. Udfordringen er bare, at med en ny sygdom, tager det tid både at udvikle sikre målrettede test, samt opbygge forsyningskæder der er gearet til at kunne levere de ressourcer der skal bruges i forbindelse med test.

Da covid-19, blev en realitet i den vestlige del af verden, var der allerede udviklet test til diagnose af sygdommen i Asien. Alligevel oplevede de fleste lande problemer med forsyninger af ikke bare test men også kemikalier og lavpraktiske remedier som vatpinde, bakker og pipetter.

Sådan begyndte testarbejdet

Arbejdet med at udvikle test startede nærmest øjeblikkeligt den 10. januar, hvor kinesiske forskere publicerede det fulde genom for den virus der giver covid-19.

Coronavira findes i forskellige genetiske variationer og er årsag til forkølelser og influenza. Det var også varianter af coronavirus, der i 2003 var bag sygdommen SARS og i 2012 MERS, som begge havde en højere dødelighed end de allerede kendte influenzaer. I forbindelse med disse sygdomme, forberedte især asiatiske lande, som havde SARS og MERS tæt inde på livet, sig på at bygge et beredskab op i forbindelse med nyligt opståede epidemier.

Den coronavirus som nu driver hærgende over kloden, og som er skyld i covid-19 er også en unik variation. Virussen har fået navnet SARS-CoV-2 fordi den minder meget om SARS-virussen.

Lige så snart genomet på en ny virus er kendt, kan virksomheder verden over gå i gang med at udvikle test, der kunne genkende virussen. I skrivende stund er der allerede 236 CE-IVD godkendte test på markedet og over dobbelt så mange godkendt enten til forskning eller til brug under Emergency Use Authorisation (EUA), som træder i kraft, når der opstår nødsituationer som fx en pandemi.

Hurtig produktion af test kits – det sydkoreanske eksempel

Et land, der lynhurtigt kørte en strategi med mange test, var Sydkorea. En af grundene til, at det kunne lade sig gøre at udføre så mange test er, at landet har en robust biotech industri bestående af mange mindre forskningsvirksomheder, som ikke bare kunne udvikle test, men også sætte en produktion i gang. Små virksomheder kan være smidige og effektive, fordi de hurtigt kan omstille deres produktion. Lige så snart kineserne publicerede de første informationer om coronavirussens genom, begyndte Sydkoreas biotech-virksomheder at udvikle og producere test.

Chun Jong-yoon, grundlægger af den biotech-virksomheden Seegene, fortæller til CNN, at virksomheden allerede den 16. januar besluttede sig for at fokusere på SARS-CoV-2. Det var fire dage inden Sydkorea bekræftede overfor omverdenen, at de havde det første tilfælde af Covid19.

– Selvom ingen bad os om det, så er vi et molekylær-diagnostisk firma. Vi var nødt til at forberede os på forhånd, fortalte han.

Når det kunne gå så hurtigt, var det fordi, at virksomheden, i lighed med flere og flere biotech-virksomheder kunne tage kunstig intelligens i brug, og ved hjælp af det, kunne de parre hvilke opløsninger og primere, der ville reagere med hvilke gensekvenser. Skulle dette gøres manuelt, ville det tage to-tre måneder at teste forskellige kandidater.

Derfra tog det kun en uge at få de koreanske myndigheders godkendelse – en proces der normalt kan tage op til halvandet år, men på grund af EUA-reglerne kan gøres usædvanligt hurtigt. Og det vel og mærke uden at have haft en biologisk prøve med Sars-CoV-2 virus tilgængelig, men blot den genetiske information. Seegene omstillede derefter hele sin produktion til covid-19 test, og i to uger måtte både forskere og fabriksarbejdere tage plads ved samlebåndet. I dag producerer de 10.000 test-kits om ugen.

Forsyningsproblemer og kompatibilitet

På et tidspunkt kom det frem, at det sydkoreanske handelskammer tilbød at formidle kontakt til nogle af landets store leverandører af test til Danmark, og at de danske sundhedsmyndigheder takkede nej til tilbuddet. For det er ikke nok at have test kits. For at de kan benyttes kræves, at hospitaler og andre steder der udfører test, har det rigtige apparatur til at køre testene. I Danmark benytter de fleste genetiske laboratorier sig af testmaskiner fra det schweiziske firma Roche, som kun kan køre med deres test kits.

Og et andet problem ramte også Danmark – og i øvrigt også mange andre lande, fordi den store efterspørgsel over hele verden har givet en mangel på reagenser, pipetter og bakker. Så flaskehalsen var ikke nødvendigvis antallet af tilgængelige test, men at infrastrukturen af forsyninger skulle på plads, for at lave test i de mængder som mange lande egentlig ønskede.

DTU klar med ny teknologi til covid-19 test

På nuværende tidspunkt er der mange virksomheder der arbejder på både at udvikle og producere kommercielle covid-19 test. De fleste er baseret på den samme type teknologi som den sydkoreanske test – RT-PCR som er velkendt og afprøvet, og som ’blot’ skal tilpasses en ny virus (se mere om teknologien i faktaboks).

Men der er også flere der eksperimenterer med andre teknologier. På Cambridge i Massachusetts og på MIT i Boston eksperimenterer forskere med at bruge genredigeringsredskabet CRISPR-cas9 til at målrette SARS-CoV-2 sekvenser. Og andre forskningslaboratorier – offentlige såvel som kommercielle – laver forsøg med blodprøver, der kan spore antistoffer hurtigt og billigt. I dag tager det en til to uger at få pålidelige svar.

Professor Anders Wolff og kollega professor Dang Duong Bang fra DTU som står bag apparatet. Foto: Bax Lindhardt

På Institut for Bioteknologi og Biomedicin på DTU er professor Anders Wolff og hans gruppe i gang med at producere en lyntest som baserer sig på såkaldt LAMP-teknologi (se faktaboks). I modsætning til de nuværende test der bruges i Danmark, hvor patienten først får svar efter et døgn, tager det blot 30 minutter at få svar på en prøve med lyntesten, som kan laves lokalt og ikke behøver at blive transporteret til et laboratorium. Og prisen er blot 40-50 kr. per test.

Udgangspunktet er et apparatet VIVALDI, som egentlig er udviklet til dyrebesætninger hvor sygdomme som salmonella og fugleinfluenza indimellem hærger. I løbet af 14 dage har de kunnet omstille deres apparatur til at genkende SARS-CoV-2.

– Vi er klar, så det er mere et spørgsmål om, hvorvidt der er andre der er klar til det, siger Anders Wolff.

Apparaturet er nemlig endnu ikke er godkendt til klinisk brug, og derfor er det stadig på forskningsniveau, hvis det skal bruges i den nuværende krisesituation. Fra mandag håber Wolff at have materialer klar til at sætte gang i en produktion på 10.000 test om ugen over 10 uger.

– Vores apparat kan bruges mange steder. Det kan for eksempel sættes op i en lægepraksis, på skoler eller ved grænserne, så man kan teste mange mennesker. Vi kan ikke stille en diagnose så længe vi ikke har en godkendelse, men vi kan screene, siger Anders Wolff.

En screening kan være med til at give et cirka-billede over mørketal. Samtidig kan det bruges som dokumentation for, om testen er pålidelig. Ved at sammenligne resultater fra godkendte test-kit med VIVALDI kan apparatet valideres og på den måde kan det forhåbentlig være både godkendt og klart, hvis vi som forventet får endnu en bølge til næste år. Gruppen har også allerede en aftale med en kommerciel partner, der potentielt kan producere 100.000 test om ugen. Det vil gøre det muligt at teste så bredt, som WHO anbefaler.

– Stillet overfor hvad det koster at lukke samfundet ned, som vi gør nu, så kan vi spare utroligt mange penge ved at teste alle, siger Anders Wolff.

Sådan laves en SARS-CoV-2 test


Der er flere måder at teste, om en person er smittet.


RT-PCR test


Den metode som er mest benyttet, er hvor man identificerer virussens RNA ved hjælp af en teknik kaldet RT-PCR (Real-Time Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction). Testen er meget følsom, og kan påvise viruspartikler i en slimprøve fra svælget eller halsen, som kan tages med en vatpind.
Herfra skal man oprense det genetiske materiale. Det vil sige at trække RNA ud og adskille det fra slim, proteiner, enzymer og alt muligt andet, som vil være på vatpinden.
Nu skal prøven oprenses så alt uvedkommende fjernes, så den kun indeholder RNA. Det vil være RNA fra eventuelle vira og bakterier samt patientens egen RNA. Det gøres i maskiner, hvor man tilsætter reagenser, der kemisk renser prøverne. Det er ikke unikt for covid-19 test, men foregår på samme måde, som alle mulige andre RNA-test.


Efter oprensningen skal den endelige analyse laves, der fastslår om prøven også indeholder RNA fra SARS-CoV-2. Det sker i en maskine (PCR), hvor man tilsætter to såkaldte primere – en form for kunstige RNA-sekvenser der komplementerer virussens. Er virus-sekvensen til stede, binder den første primer sig til den startstedet og den anden primer ved slutstedet.
Herefter vil et tilsat enzym (polymerase) få sekvensen til at kopiere sig selv i mange tusind eksemplarer. I testen tilsættes også fluorescerende prober, som sætter sig fast på de mange stykker primer/RNA. De prober som ikke sætter sig fast skylles ud. Det sker over en række cyklusser og tager typisk nogle timer. Derefter kan man lyse prøven igennem med infrarødt lys og se om prøven lyser op og dermed er positiv.


LAMP test (DTU’s test)


Man kan også identificere virus-RNA ved en metode som kaldes LAMP (Loop-mediated isothermal amplification), som er både hurtigere og billigere end PCR. Den tages også fra et skrab i svælg eller næse.
I modsætning til PCR behøver prøven ikke at blive oprenset. I stedet varmes den op til 95 grader i fem minutter, så DNA’et i prøven ’blødgøres’. Derefter den hældes den i en kassette med små brønde der indeholder primere, magnesium-oiner og enzym i tør form. Kassetten sættes ind i et lille apparat på størrelse med en bærbar computer, der holder en temperatur på 65 grader.
Her adskilles RNA fra DNA’et og i stedet for to primere benytter LAMP sig af fire til seks primere, og det gør opformeringen af virus-sekvenserne både hurtigere og i større antal. Reaktionen danner et biprodukt, pyrofosfat, som reagerer med magnesium-ionerne, hvilket gør væsken i prøven uklar. Herefter belyses prøven med almindelig LED-lys og hvis væsken har nået et vist stadie af uklarhed, er prøven positiv. Resultatet aflæses på et display efter 30 minutter.

Denne uge:

DTU på vej med ny covid-19 test

Test, test, test lød det fra WHO, men det er kun ganske få lande, der har fulgt den strategi, for der har simpelthen ikke været test nok til at møde behovet. Der skal udvikles test, der kan masseproduceres og forsyningskæderne skal fungere. Nu er forskere på DTU klar med ny metode til screening af covid-19.

Når en ny virus opstår, som har potentiale til at blive en epidemi/pandemi anbefaler epidemiologer verden over at teste bredt på et tidligt tidspunkt. Udfordringen er bare, at med en ny sygdom, tager det tid både at udvikle sikre målrettede test, samt opbygge forsyningskæder der er gearet til at kunne levere de ressourcer der skal bruges i forbindelse med test.

Da covid-19, blev en realitet i den vestlige del af verden, var der allerede udviklet test til diagnose af sygdommen i Asien. Alligevel oplevede de fleste lande problemer med forsyninger af ikke bare test men også kemikalier og lavpraktiske remedier som vatpinde, bakker og pipetter.

Sådan begyndte testarbejdet

Arbejdet med at udvikle test startede nærmest øjeblikkeligt den 10. januar, hvor kinesiske forskere publicerede det fulde genom for den virus der giver covid-19.

Coronavira findes i forskellige genetiske variationer og er årsag til forkølelser og influenza. Det var også varianter af coronavirus, der i 2003 var bag sygdommen SARS og i 2012 MERS, som begge havde en højere dødelighed end de allerede kendte influenzaer. I forbindelse med disse sygdomme, forberedte især asiatiske lande, som havde SARS og MERS tæt inde på livet, sig på at bygge et beredskab op i forbindelse med nyligt opståede epidemier.

Den coronavirus som nu driver hærgende over kloden, og som er skyld i covid-19 er også en unik variation. Virussen har fået navnet SARS-CoV-2 fordi den minder meget om SARS-virussen.

Lige så snart genomet på en ny virus er kendt, kan virksomheder verden over gå i gang med at udvikle test, der kunne genkende virussen. I skrivende stund er der allerede 236 CE-IVD godkendte test på markedet og over dobbelt så mange godkendt enten til forskning eller til brug under Emergency Use Authorisation (EUA), som træder i kraft, når der opstår nødsituationer som fx en pandemi.

Hurtig produktion af test kits – det sydkoreanske eksempel

Et land, der lynhurtigt kørte en strategi med mange test, var Sydkorea. En af grundene til, at det kunne lade sig gøre at udføre så mange test er, at landet har en robust biotech industri bestående af mange mindre forskningsvirksomheder, som ikke bare kunne udvikle test, men også sætte en produktion i gang. Små virksomheder kan være smidige og effektive, fordi de hurtigt kan omstille deres produktion. Lige så snart kineserne publicerede de første informationer om coronavirussens genom, begyndte Sydkoreas biotech-virksomheder at udvikle og producere test.

Chun Jong-yoon, grundlægger af den biotech-virksomheden Seegene, fortæller til CNN, at virksomheden allerede den 16. januar besluttede sig for at fokusere på SARS-CoV-2. Det var fire dage inden Sydkorea bekræftede overfor omverdenen, at de havde det første tilfælde af Covid19.

– Selvom ingen bad os om det, så er vi et molekylær-diagnostisk firma. Vi var nødt til at forberede os på forhånd, fortalte han.

Når det kunne gå så hurtigt, var det fordi, at virksomheden, i lighed med flere og flere biotech-virksomheder kunne tage kunstig intelligens i brug, og ved hjælp af det, kunne de parre hvilke opløsninger og primere, der ville reagere med hvilke gensekvenser. Skulle dette gøres manuelt, ville det tage to-tre måneder at teste forskellige kandidater.

Derfra tog det kun en uge at få de koreanske myndigheders godkendelse – en proces der normalt kan tage op til halvandet år, men på grund af EUA-reglerne kan gøres usædvanligt hurtigt. Og det vel og mærke uden at have haft en biologisk prøve med Sars-CoV-2 virus tilgængelig, men blot den genetiske information. Seegene omstillede derefter hele sin produktion til covid-19 test, og i to uger måtte både forskere og fabriksarbejdere tage plads ved samlebåndet. I dag producerer de 10.000 test-kits om ugen.

Forsyningsproblemer og kompatibilitet

På et tidspunkt kom det frem, at det sydkoreanske handelskammer tilbød at formidle kontakt til nogle af landets store leverandører af test til Danmark, og at de danske sundhedsmyndigheder takkede nej til tilbuddet. For det er ikke nok at have test kits. For at de kan benyttes kræves, at hospitaler og andre steder der udfører test, har det rigtige apparatur til at køre testene. I Danmark benytter de fleste genetiske laboratorier sig af testmaskiner fra det schweiziske firma Roche, som kun kan køre med deres test kits.

Og et andet problem ramte også Danmark – og i øvrigt også mange andre lande, fordi den store efterspørgsel over hele verden har givet en mangel på reagenser, pipetter og bakker. Så flaskehalsen var ikke nødvendigvis antallet af tilgængelige test, men at infrastrukturen af forsyninger skulle på plads, for at lave test i de mængder som mange lande egentlig ønskede.

DTU klar med ny teknologi til covid-19 test

På nuværende tidspunkt er der mange virksomheder der arbejder på både at udvikle og producere kommercielle covid-19 test. De fleste er baseret på den samme type teknologi som den sydkoreanske test – RT-PCR som er velkendt og afprøvet, og som ’blot’ skal tilpasses en ny virus (se mere om teknologien i faktaboks).

Men der er også flere der eksperimenterer med andre teknologier. På Cambridge i Massachusetts og på MIT i Boston eksperimenterer forskere med at bruge genredigeringsredskabet CRISPR-cas9 til at målrette SARS-CoV-2 sekvenser. Og andre forskningslaboratorier – offentlige såvel som kommercielle – laver forsøg med blodprøver, der kan spore antistoffer hurtigt og billigt. I dag tager det en til to uger at få pålidelige svar.

Professor Anders Wolff og kollega professor Dang Duong Bang fra DTU som står bag apparatet. Foto: Bax Lindhardt

På Institut for Bioteknologi og Biomedicin på DTU er professor Anders Wolff og hans gruppe i gang med at producere en lyntest som baserer sig på såkaldt LAMP-teknologi (se faktaboks). I modsætning til de nuværende test der bruges i Danmark, hvor patienten først får svar efter et døgn, tager det blot 30 minutter at få svar på en prøve med lyntesten, som kan laves lokalt og ikke behøver at blive transporteret til et laboratorium. Og prisen er blot 40-50 kr. per test.

Udgangspunktet er et apparatet VIVALDI, som egentlig er udviklet til dyrebesætninger hvor sygdomme som salmonella og fugleinfluenza indimellem hærger. I løbet af 14 dage har de kunnet omstille deres apparatur til at genkende SARS-CoV-2.

– Vi er klar, så det er mere et spørgsmål om, hvorvidt der er andre der er klar til det, siger Anders Wolff.

Apparaturet er nemlig endnu ikke er godkendt til klinisk brug, og derfor er det stadig på forskningsniveau, hvis det skal bruges i den nuværende krisesituation. Fra mandag håber Wolff at have materialer klar til at sætte gang i en produktion på 10.000 test om ugen over 10 uger.

– Vores apparat kan bruges mange steder. Det kan for eksempel sættes op i en lægepraksis, på skoler eller ved grænserne, så man kan teste mange mennesker. Vi kan ikke stille en diagnose så længe vi ikke har en godkendelse, men vi kan screene, siger Anders Wolff.

En screening kan være med til at give et cirka-billede over mørketal. Samtidig kan det bruges som dokumentation for, om testen er pålidelig. Ved at sammenligne resultater fra godkendte test-kit med VIVALDI kan apparatet valideres og på den måde kan det forhåbentlig være både godkendt og klart, hvis vi som forventet får endnu en bølge til næste år. Gruppen har også allerede en aftale med en kommerciel partner, der potentielt kan producere 100.000 test om ugen. Det vil gøre det muligt at teste så bredt, som WHO anbefaler.

– Stillet overfor hvad det koster at lukke samfundet ned, som vi gør nu, så kan vi spare utroligt mange penge ved at teste alle, siger Anders Wolff.

Sådan laves en SARS-CoV-2 test


Der er flere måder at teste, om en person er smittet.


RT-PCR test


Den metode som er mest benyttet, er hvor man identificerer virussens RNA ved hjælp af en teknik kaldet RT-PCR (Real-Time Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction). Testen er meget følsom, og kan påvise viruspartikler i en slimprøve fra svælget eller halsen, som kan tages med en vatpind.
Herfra skal man oprense det genetiske materiale. Det vil sige at trække RNA ud og adskille det fra slim, proteiner, enzymer og alt muligt andet, som vil være på vatpinden.
Nu skal prøven oprenses så alt uvedkommende fjernes, så den kun indeholder RNA. Det vil være RNA fra eventuelle vira og bakterier samt patientens egen RNA. Det gøres i maskiner, hvor man tilsætter reagenser, der kemisk renser prøverne. Det er ikke unikt for covid-19 test, men foregår på samme måde, som alle mulige andre RNA-test.


Efter oprensningen skal den endelige analyse laves, der fastslår om prøven også indeholder RNA fra SARS-CoV-2. Det sker i en maskine (PCR), hvor man tilsætter to såkaldte primere – en form for kunstige RNA-sekvenser der komplementerer virussens. Er virus-sekvensen til stede, binder den første primer sig til den startstedet og den anden primer ved slutstedet.
Herefter vil et tilsat enzym (polymerase) få sekvensen til at kopiere sig selv i mange tusind eksemplarer. I testen tilsættes også fluorescerende prober, som sætter sig fast på de mange stykker primer/RNA. De prober som ikke sætter sig fast skylles ud. Det sker over en række cyklusser og tager typisk nogle timer. Derefter kan man lyse prøven igennem med infrarødt lys og se om prøven lyser op og dermed er positiv.


LAMP test (DTU’s test)


Man kan også identificere virus-RNA ved en metode som kaldes LAMP (Loop-mediated isothermal amplification), som er både hurtigere og billigere end PCR. Den tages også fra et skrab i svælg eller næse.
I modsætning til PCR behøver prøven ikke at blive oprenset. I stedet varmes den op til 95 grader i fem minutter, så DNA’et i prøven ’blødgøres’. Derefter den hældes den i en kassette med små brønde der indeholder primere, magnesium-oiner og enzym i tør form. Kassetten sættes ind i et lille apparat på størrelse med en bærbar computer, der holder en temperatur på 65 grader.
Her adskilles RNA fra DNA’et og i stedet for to primere benytter LAMP sig af fire til seks primere, og det gør opformeringen af virus-sekvenserne både hurtigere og i større antal. Reaktionen danner et biprodukt, pyrofosfat, som reagerer med magnesium-ionerne, hvilket gør væsken i prøven uklar. Herefter belyses prøven med almindelig LED-lys og hvis væsken har nået et vist stadie af uklarhed, er prøven positiv. Resultatet aflæses på et display efter 30 minutter.

Log ind

Opret kundekonto

Dine personlige data vil blive anvendt til at understøtte din brugeroplevelse,, til at administrere adgang til din konto, og til andre formål, som er beskrevet i vores persondatapolitik.

Ja tak, jeg vil gerne have et gratis prøveabonnement og adgang til alle artikler

Enkelt abonnement


Abonnement

30 dages gratis prøveperiode. Herefter 49,00 DKK per måned. Dit abonnement bliver fornyet automatisk, når prøveperioden udløber. Du kan opsige abonnementet når du vil.

30 dages gratis prøveperiode. Herefter 49,00 DKK per måned

Varenummer (SKU): 40000 Varekategori:

Gruppeabonnement


Gruppeabonnement

Dit abonnement bliver fornyet automatisk, når prøveperioden udløber. Du kan opsige abonnementet når du vil.

30 dages gratis prøveperiode. Herefter Fra: 39,00 DKK per måned per medlem

Fra 5102550
Clear

Gruppemedlemmer:

Varenummer (SKU): 30000 Varekategori:

Gavekort


Tilbud

Gavekort

Gavekortet modtages som kode via e-mail og kan frit gives væk. Den første måned er stadig gratis ved brug af gavekort.

90,00 DKK120,00 DKK

3 måneder4 måneder
Ryd

Varenummer (SKU): N/A Varekategori: