Μια ομάδα Imperial έχει επανατοποθετήσει τη ρομποτική τεχνολογία που χρησιμοποιείται συνήθως για τη συνθετική έρευνα βιολογίας για να βοηθήσει στη δοκιμή για το COVID-19. Κατά τη διάρκεια των πρώτων σταδίων της πανδημίας ιού κορωνοϊού, η ραγδαία αύξηση της ανάγκης για δοκιμές οδήγησε σε σημεία συμφόρησης κατά τη διάρκεια της αιχμής, δημιουργώντας την ανάγκη για νέες προσεγγίσεις για την ενίσχυση της ικανότητας δοκιμών. Οι ερευνητές στο Imperial μπόρεσαν να επαναχρησιμοποιήσουν μια υπάρχουσα ρομποτική πλατφόρμα υψηλής απόδοσης ως τρόπο για να βοηθήσουν τα διαγνωστικά εργαστήρια NHS να αποφύγουν αυτά τα σημεία συμφόρησης – μειώνοντας την εξάρτησή τους από αντιδραστήρια σε υψηλή ζήτηση από άλλες πλατφόρμες δοκιμών σε ολόκληρη τη χώρα, οι οποίες ήταν σε πολύ περιορισμένη προσφορά.
Η ομάδα έχει πλέον διαθέσει πλήρεις λεπτομέρειες για τη δουλειά τους σήμερα σε ένα έγγραφο στο περιοδικό Nature Communications, έτσι ώστε η τεχνολογία να μπορεί να προσαρμοστεί ευρύτερα για δοκιμαστικούς σκοπούς. Σύμφωνα με την ομάδα, η μελέτη είναι η πρώτη που δείχνει πώς τα Biofoundries – που χρησιμοποιούν τις ρομποτικές πλατφόρμες στην έρευνα της συνθετικής βιολογίας – θα μπορούσαν να βοηθήσουν τις υπηρεσίες υγείας σε όλο τον κόσμο να ανταποκριθούν γρήγορα σε αναδυόμενες απειλές μολυσματικών ασθενειών στο μέλλον. Εκτός από τη βοήθεια με τις δοκιμές COVID-19, ελπίζουν ότι αυτό θα επιτρέψει την ανάπτυξη πλατφορμών δοκιμών χαμηλού κόστους για μολυσματικές ασθένειες όπως ο HIV, η ηπατίτιδα και η γρίπη.
Ενίσχυση της ικανότητας
Οι πλατφόρμες, που βασίζονται συνήθως στο London Biofoundry στην πανεπιστημιούπολη του White City, εφαρμόζονται συνήθως σε μια σειρά ερευνητικών έργων αιχμής, συμπεριλαμβανομένης της έρευνας για την αιτία λοιμώξεων σε ευάλωτα άτομα, όπως εκείνα που ζουν με άνοια. Κάθε μηχανή έχει τη δυνατότητα επεξεργασίας έως 1000 δειγμάτων εντός 12 ωρών. Αλλά με αρχική χρηματοδότηση από το Ινστιτούτο Έρευνας για την Άνοια για το Ηνωμένο Βασίλειο, μια ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Paul Freemont κατάφερε να προσαρμόσει την πλατφόρμα για να βοηθήσει στη δοκιμή ενεργών περιπτώσεων λοίμωξης με το SARS-CoV-2, τον ιό που προκαλεί το COVID-19. Η τεχνολογία χρησιμοποιείται τώρα σε εργαστήρια παθολογίας NHS για δοκιμή πρώτης γραμμής, όπου το σύστημα βοήθησε τη διαγνωστική ομάδα να δοκιμάσει 5.000 δείγματα σε μόλις πέντε ημέρες μετά από ένα τοπικό ξέσπασμα COVID-19.
Ο καθηγητής Freemont είπε: «Εργαζόμασταν ενάντια στο χρόνο και αναγκάσαμε να σκεφτούμε την τεχνολογία μας με έναν εντελώς νέο τρόπο. Αναγνωρίσαμε νωρίς ότι πρέπει να συνεργαστούμε με τους συναδέλφους μας στο NHS για να διασφαλίσουμε ότι θα μπορούσαμε να τους πάρουμε κάτι που ήταν εφικτό στα εργαστήριά τους. Χρειαζόμασταν να μπορέσουμε να το αναπτύξουμε γρήγορα και να το κλιμακώσουμε για να ανταποκριθούμε στη ζήτηση. Ήταν μια τεράστια πρόκληση, αλλά όλοι είμαστε απόλυτα δεσμευμένοι να το κάνουμε να λειτουργεί, ακόμα και όταν αυτό σήμαινε να επιμείνουμε σε πολλά μπλοκ και προκλήσεις στην πορεία”.
Προσαρμογή υφιστάμενων πλατφορμών
Για την επαναχρησιμοποίηση της ρομποτικής πλατφόρμας, η ομάδα Imperial έπρεπε να δημιουργήσει νέο λογισμικό και υλικό, καθώς και να αναπτύξει νέα πρότυπα δοκιμών για να εγγυηθεί εξαιρετικά αναπαραγώγιμα αποτελέσματα. Με βάση τις υπάρχουσες πλατφόρμες δοκιμών αντιγόνων σε κλινική χρήση, εφάρμοσαν δύο νέες μεθόδους ανίχνευσης. με βάση την πρωτεΐνη επεξεργασίας γονιδίων CRISPR, και μια ισχυρή ανάλυση αλλαγής χρώματος που ονομάζεται LAMP.
Συνεργαζόμενοι με κλινικούς συναδέλφους που εδρεύουν στο Imperial College NHS Healthcare Trust, τότε κατάφεραν να επικυρώσουν την πλατφόρμα τους σε δείγματα ασθενών για να δείξουν πώς συγκρίθηκε η πλατφόρμα. Σύμφωνα με την ομάδα, η πλατφόρμα τους θα βοηθήσει στην εξάλειψη των σημείων συμφόρησης, καθώς θα μπορούσε να επαναβαθμολογηθεί για τη χρήση αντιδραστηρίων από έναν αριθμό κατασκευαστών – ξεπερνώντας τα ζητήματα που συνδέονται με την αλυσίδα εφοδιασμού.
Ο Δρ Μάικλ Κρόνε, από το Τμήμα Μολυσματικών Νόσων, δήλωσε: “Συγκεκριμένα, σε σύγκριση με άλλες ροές εργασίας, η εγκατάσταση απαιτεί λιγότερους εκπαιδευμένους υπαλλήλους. Μαζί με τους συναδέλφους μας στο North West London Pathology έχουμε αναπτύξει και επικυρώσει ένα πραγματικά ισχυρό, επεκτάσιμη, αυτοματοποιημένη πλατφόρμα διαγνωστικών δοκιμών . Αυτή η ροή εργασίας θα χρησιμεύσει ως σχέδιο για την εφαρμογή άλλων στο Ηνωμένο Βασίλειο και στο εξωτερικό σε χώρες χαμηλού και μεσαίου εισοδήματος”. Ο διευθυντής αυτοματισμού Δρ Marko Storch πρόσθεσε: “Ήταν σημαντικό για εμάς να μοιραστούμε τις γνώσεις μας και να διαθέσουμε τις ροές εργασίας μας ελπίζοντας, ότι αυτή η έκδοση θα προσφέρει κάποια υποστήριξη στην κοινότητα για την εφαρμογή παρόμοιων συστημάτων αλλού”.