Forskere har udviklet en maskine, der inden for 45 minutter kan fortælle læger, om en patient er inficeret med influenza, COVID-19 eller en anden luftvejsvirus. Maskinen gør det muligt for læger at sætte ind med den korrekte behandling hurtigere, siger forsker.
Under COVID-19-pandemien blev det tydeligt, hvor sårbart sundhedsvæsenet er, når der mangler hurtige og præcise diagnostiske værktøjer, der kan skelne mellem forskellige virus.
Millioner af patienter oplevede den samme usikkerhed: var hosten starten på COVID-19 – eller blot en almindelig influenza?
I begyndelsen af pandemien tog det derfor også dagevis at få svar.
Så kom de infamøse hjemmetests, som i hvert fald kunne fortælle, om man var smittet med COVID-19 eller ej.
Disse hjemmetests kunne dog ikke fortælle, om man var smittet med en anden virus, og hvilken det i så fald var.
Ville man vide, hvilken virus der var skyld i infektionen, krævede det stadig en tidskrævende laboratorieproces, som både forsinkede behandling og belastede sundhedsvæsenet.
Sådan bliver det dog ikke i fremtiden, indikerer et nyt forskningsarbejde.
I forskningsarbejdet har forskere nemlig udviklet en maskine, der potentielt kan ændre hele måden, læger diagnosticerer luftvejsinfektioner på – ved at give et præcist svar på under en time.
Lægerne kan efterfølgende sætte gang i relevant behandling, allerede inden patienterne har forladt konsultationen.
“Symptomer på infektionssygdomme kan være meget ens for forskellige patogener, og derfor er det umuligt for en praktiserende læge at vide, om en patient er smittet med for eksempel COVID-19 eller influenza A eller B. Med dette forskningsarbejde ønskede vi at give lægerne et værktøj, der både kan forbedre den daglige diagnostik og styrke beredskabet ved fremtidige virusudbrud,” fortæller gruppeleder og professor Yi Sun fra Department of Health Technology ved Danmarks Tekniske Universitet.
Forskningen er offentliggjort i ACS Sensors. Arbejdet er udført i tæt samarbejde med lektor Sanshui Xiao fra DTU Elektro (Department of Electrical and Photonics Engineering), Danmarks Tekniske Universitet, og professor Jan Gorodkin fra Center for non-coding RNA in Technology and Health, Institut for Veterinær- og Husdyrvidenskab, Københavns Universitet.
Hvordan maskinen virker – og hvorfor det er et gennembrud
Det apparat, som forskerne har udviklet, er i essensen en maskine til både at opformere og analysere DNA/RNA fra virus.
I laboratorier bruger man en metode kaldet solid-phase PCR (SP-PCR). Her bindes virussets DNA/RNA fast til en lille overflade, hvor kopieringen foregår direkte. Metoden fungerer som en slags kopimaskine: den tager de få virusstumper i prøven og laver tusindvis af kopier, så de kan måles og genkendes.
Hver virus har sit eget “genetiske fingeraftryk”, og chippen indeholder små felter, der hver leder efter et bestemt mønster. Når kopieringen er færdig, viser de felter, der lyser op, præcis hvilken virus der er til stede.
Teknologien har aldrig tidligere været tilgængelig som point-of-care, altså ude hos lægerne selv.
Det er netop det, som den maskine, som forskerne fra DTU har udviklet, kan.
“Formålet er, at vi vil gøre det lettere for læger at få et svar på, hvad deres patienter fejler. I dag skal lægerne sende en prøve, for eksempel en spytprøve, til et laboratorium, som efter nogle dage kommer med et svar. Formålet er, at vi vil gøre det lettere for læger at få et hurtigt svar på, hvad deres patienter fejler,« forklarer Yi Sun.
Én chip, op til 30 virus: multiplex-diagnostik på 45 minutter
I praksis fungerer det sådan, at lægen drypper prøven på en lille engangschip – lidt som en tynd plastikplade – og sætter den ind i maskinen.
Prøven kan for eksempel være en spytprøve, og den behøver ikke indeholde mere end omkring ti kopier af virussets DNA/RNA. Det er en meget lav detektionsgrænse og svarer til laboratorieudstyr på hospitalsniveau.
Maskinen opformerer DNA/RNA og tester det samtidig mod mange forskellige genetiske markører i panelet. Det svarer til at køre op til 30 PCR-tests på én gang – bare på én chip.
Inde i chippen sidder en nanostruktureret metasurface, der forstærker lyssignalerne fra de genetiske markører. Den gør selv meget svage signaler målbare, så maskinen kan identificere virus med høj følsomhed.
På den måde kan den finde ud af, om patienten er smittet med influenza, COVID-19 eller noget andet.
“Vi har indtil videre vist, at vores maskine kan afgøre, om en person er smittet med 10 forskellige typer af virus, men det tal kan øges til 30. Det vil sige, at lægen kan afgøre, hvilken virus en patient har — uden at sende prøven videre til et laboratorium,” siger Yi Sun.
Hvad det betyder i praksis for læger, patienter – og sundhedsvæsenet
Yi Sun forestiller sig en fremtid, hvor hurtig virusdiagnostik bliver en naturlig del af almen praksis, så både behandling, smitteopsporing og beredskab styrkes fra det øjeblik patienten træder ind ad døren, og at lægen så tager en spytprøve og sætter den til analyse i apparatet, der ikke er meget større end en bordprinter.
Derefter sætter patienten sig ud i venteværelset, mens maskinen ”kører testen” – lidt som en kaffemaskine, der bare passer sig selv.
Når resultatet er klart, kan patienten få at vide, hvad han eller hun er smittet med, og lægen kan så igangsætte relevant behandling eller komme med en lægefaglig anbefaling.
Maskinen, som forskerne nu forsøger at få sat i masseproduktion, vil koste i omegnen af 50.000 kroner, mens de individuelle chips, som skal bruges til hver prøve, koster et par hundrede kroner.
Det er som sådan ikke dyrt, men det er heller ikke helt billigt.
Derfor forestiller Yi Sun sig også, at læger kun vil benytte apparatet, når det er nødvendigt med et lidt hurtigere svar.
“Sammenlignet med et laboratoriesvar kommer svaret hurtigt og simpelt. Hvis der er brug for mere avancerede analyser, eller det ikke haster, vil lægen stadig sende prøven til et almindeligt laboratorium, hvor man kan lave de mere dybdegående test. Men skal man bruge et svar her og nu, for eksempel i forbindelse med en ny pandemi, kan det nok godt betale sig at give lidt ekstra for et hurtigt svar,« siger hun.
