LABORATORIUM W KIESZENI

LABORATORIUM W KIESZENI

Katarzyna Szulik

Jest niewielkie, proste w obsłudze nawet dla laika i może wykryć wirusa lub bakterię w mniej niż pół godziny. Urządzenie diagnostyczne, nad którym pod okiem prof. Tadeusza Dobosza pracuje jego doktorant Miron Tokarski wraz z zespołem, ma szansę zrewolucjonizować rynek badań nie tylko w zakresie ochrony zdrowia. Miron Tokarski jest również współzałożycielem przedsiębiorstwa Genomtec S.A., którego celem jest komercjalizacja wynalazku.

 
Skończyłeś analitykę medyczną, więc projekt opracowania urządzenia diagnostycznego wydaje się skrojony pod Twoje zainteresowania. Co zdecydowało o wyborze właśnie takiego kierunku badań?

Jeszcze w czasie studiów na analityce zacząłem działać w kole naukowym przy Zakładzie Technik Molekularnych. W jego ramach prowadziliśmy drobne prace polegające na opracowaniu metody identyfikacji genetycznej dębów, realizowane pod kątem medycyny sądowej. W Zakładzie postanowiłem zrobić pracę magisterską pod opieką dr Dagmary Baczyńskiej, która dotyczyła medycyny komórkowej, medycyny regeneracyjnej i możliwości zastosowania terapii genowej u pacjentów cierpiących na choroby niedokrwienne. Profesor Dobosz dobrze ją ocenił i zaproponował mi doktorat będący kontynuacją podjętego wcześniej tematu. Obecnie realizuję grant z NCN-u pod kątem regulacji epigenetycznej procesów angiogenezy, pozostający w ścisłym związku z moją pracą doktorską. W tym kontekście projekt urządzenia, o którym mamy rozmawiać, to do pewnego stopnia praca po godzinach zaczynająca pochłaniać coraz więcej czasu.

Początkowo wspomniane urządzenie diagnostyczne miało pomóc w rozpoznawaniu cech fenotypowych sprawców przestępstw, ale ostatecznie poszliście w inną stronę. Jak to się stało?

Do zmiany pomysłu doszło podczas spotkania z inwestorami zorganizowanego na Politechnice Wrocławskiej. Zaproszenie na nie otrzymał profesor Dobosz i postanowił zabrać mnie ze sobą. Razem przedstawiliśmy pomysł na stworzenie urządzenia umożliwiającego genetyczną identyfikację cech fenotypowych sprawców przestępstw, ale przy tej okazji zaproponowałem też pomysł alternatywny, który nasunął mi się po zakończeniu praktyk w naszym szpitalu klinicznym. W tym czasie zajmowałem się identyfikacją patogenów w laboratorium i codziennością były sytuacje, gdy lekarze potrzebowali wyników na cito, zwłaszcza z oddziałów dziecięcych, gdzie zakażenia przebiegają znacznie szybciej. To zawsze sprawiało problem, ponieważ szybka identyfikacja jednej próbki kosztuje tyle, ile diagnostyka kilku w dłuższym czasie, więc takie badania są po prostu nieopłacalne dla szpitala. Z drugiej strony „citowość” badań to pojęcie względne, bo procedury i tak trwają długo, a trzeba też pamiętać, że laboratoria mają określone godziny pracy i wykonywanie procedur poza nimi również sprawia problemy. W związku z tym wpadłem na pomysł stworzenia mobilnego urządzenia diagnostycznego do szybkiej identyfikacji wirusów, który przedstawiłem na spotkaniu.

Opuściliśmy je bez konkretów i nastawieni niezbyt optymistycznie, bo odnieśliśmy wrażenie, że nasz pomysł nie przypadł inwestorom do gustu. Na szczęście po kilku tygodniach odezwali się do nas z propozycją spotkania, na którym wyrazili zainteresowanie koncepcją związaną z diagnostyką wirusów. Od tamtej pory udało się nam utworzyć spółkę, a nasi Aniołowie Biznesu wyłożyli pieniądze na opatentowanie technologii, która znajdzie się na urządzeniu.

O jakiej technologii mowa?

Razem z koleżanką z zespołu, dr Małodobrą-Mazur, szukaliśmy technik mogących przyspieszyć proces analizy. Urządzenie zaproponowane przez profesora miało bazować na standardowej analizie PCR, która sama w sobie jest dość wolna. Dlatego zdecydowaliśmy się na zastosowanie techniki mikroprzepływowej w połączeniu z amplifikacją izotermalną, która zwiększa czułość i poziom detekcji. Dzięki temu cały proces diagnostyczny – od momentu nałożenia próbki po uzyskanie wyniku analizy – odbywa się na jednym urządzeniu. Próbką może być każdy materiał biologiczny w postaci ciekłej, na przykład płyny z jam ciała czy surowica po odwirowaniu. Jeśli mamy do czynienia z tkanką lub wymazem musimy wcześniej uwolnić DNA patogenu do roztworu. Po nakropieniu płytki wkładamy ją do urządzenia, gdzie dochodzi do izolacji materiału genetycznego, a następnie do amplifikacji i odczytu wyniku. Wystarczy postępować zgodnie z instrukcjami wyświetlanymi na ekranie. Płytkę po zużyciu możemy wyrzucić do zwykłego kosza, ponieważ będzie sterylna. Cała procedura zajmuje od 20 do 30 minut.

Jak długo zwykle trwa takie badanie?

Normalnie sam proces izolacji materiału genetycznego zajmuje około 30 minut, a PCR od 1,5 do 2,5 godziny. Trwają prace nad skróceniem reakcji PCR do około pół godziny, ale materiał tak czy inaczej musi zostać wyizolowany wcześniej, na co potrzeba czasu i w pełni wyposażonego laboratorium. Nasze urządzenie wykonuje wszystkie te etapy samodzielnie, a do tego znacznie szybciej. Pierwszy wynik jesteśmy w stanie uzyskać już po kilkunastu minutach, ale 20 do 30 minut to czas optymalny po uwzględnieniu dodatkowych czynników. Jednym z nich jest ilość materiału genetycznego w próbce pierwotnej – im mniej go mamy, tym dłużej trwać będzie analiza.

Czy uproszczenie procedury nie wiąże się z większym ryzykiem błędu?

Zasadniczo wszystko zależy od testu, ale to, co wiemy w tej chwili pozwala nam stwierdzić, że technologia, na której bazujemy jest znacznie czulsza i bardziej specyficzna od stosowanych powszechnie. Standardowy PCR wykorzystuje dwa startery, które flankują region przeznaczony do namnażania. My korzystamy z sześciu, więc prawdopodobieństwo, że aż sześć starterów dołączy się do jakiejś innej bakterii przekłamując wynik badania jest znacznie mniejsze niż przy dwóch. By jednak mieć pewność, że skuteczność testów jest możliwie najwyższa, musimy włożyć jeszcze dużo pracy w testy przed wprowadzeniem tego rozwiązania na rynek.

Urządzenie będzie w stanie odróżnić zakażenie wirusowe od bakteryjnego, ale czy zdoła zidentyfikować każdy patogen?

To, z jakim typem patogenu mamy do czynienia, jest łatwe do stwierdzenia. Sęk w tym by, rozpoznać rodzaj bakterii, która zakaża. Bakterie w organizmie są zawsze, a urządzenie musi zidentyfikować te potencjalnie szkodliwe. To wymaga właściwej selekcji fragmentów DNA lub RNA, bo technologia, którą stosujemy, pozwala nam pracować na obu typach materiału genetycznego.

Zakładamy, że urządzenie pozwoli rozpoznać najczęściej występujące lub najgroźniejsze bakterie i wirusy. Karty reakcyjne będą równocześnie panelami umożliwiającymi identyfikację patogenów z kilku grup. W planach jest panel weneryczny pozwalający zidentyfikować wirusa HPV, chlamydię i rzeżączkę; z kolei panel oddechowy pozwoli wykryć na przykład wirusa grypy. Myślimy też o stworzeniu panelu dla bakterii trudnohodowlanych, na przykład prątka gruźlicy.

W takim razie podsumujmy: obsługa urządzenia nie jest skomplikowana, wszystko dzieje się szybko i można rozpoznać najpopularniejsze zakażenia. Idąc tym tropem, diagnozę każdy jest w stanie postawić sobie sam, bez pomocy lekarza.

Teoretycznie to urządzenie mogłoby być wykorzystywane samodzielnie, ale nie do tego dążymy. Pacjent rzeczywiście może sam nakropić na kartę ślinę i ją przebadać, ale musi też wiedzieć, jak zinterpretować wynik – i tutaj konieczna jest porada lekarska. Po pierwsze dlatego, że wiele osób wciąż nie wie, czym różnią się zakażenia wirusowe od bakteryjnych, a po drugie wynik może skłonić je do sięgnięcia po pierwszy lepszy antybiotyk przepisany im przy innej okazji. Właśnie dlatego chcemy, żeby z tych urządzeń korzystał personel medyczny, w tym lekarze, zwłaszcza pierwszego kontaktu, ponieważ czas badania jest zbliżony do czasu trwania wizyty.

Całą rozmowę przeczytać można w Gazecie Uczelnianej nr 234.