Výsledek za pár minut, desítky měření najednou. Český stroj rozpozná virus ze slin

Tomáš Klézl Tomáš Klézl
13. 1. 2021 16:30
Stačilo by si při vstupu do továrny či kanceláře vypláchnout ústa a počkat pár minut, aby člověk zjistil, zda nemá covid-19. Tím by se mnohé ulehčilo. Přístroj na rozpoznávání koronaviru ze slin vyvíjí tým vědců Fyzikálního ústavu Akademie věd. Navíc půjde přeprogramovat i na jiné nemoci, říká vedoucí oddělení a člen výzkumného týmu Alexandr Dejneka.
Biočip na detekci koronaviru.
Biočip na detekci koronaviru. | Foto: FZÚ

Vedoucí vašeho výzkumného týmu Hana Lísalová popsala chystaný prototyp jako určitý obrácený automat na kávu. Je to trefný popis?

Je to reálná představa. Všichni víme, že odběry z nosohltanu nejsou moc příjemné. Z aktuálních průzkumů ale vyplývá, že vzorky ze slin jsou, co týče nálože viru u infekčních osob, srovnatelné s testy z nosohltanu. Vědecká veřejnost se tedy shoduje, že je to cesta. Nejen že je to příjemnější - člověk jen vypláchne do kelímku sliny. Také to nepotřebuje odbornou asistenci, což by uvolnilo ruce zdravotníkům a testovacím centrům.

Naše představa tedy je, že by do zmíněného prototypu člověk vložil kelímek s roztokem z výplachu úst a biočip určený k detekci koronaviru by rozeznal, zda je nakažený, či nikoli.

Můžete popsat, co si lidé pod souslovím "biočip k detekci koronaviru" mohou představit?

Jádrem systému je křemenná destička, na kterou je nanesena polymerní vrstva, která vypadá jako kartáč o délce asi stovky nanometrů. Kartáč je vzácný tím, že když se na něj aplikuje nějaký roztok, tak se na něj nic nenaváže. Klidně na něj můžeme nanést rozmixovaný hamburger, a tento polymer pořád zůstane čistý. Pokud ale chceme, aby se na polymer něco navázalo, tak ho musíme funkcionalizovat určitým receptorem, který s částicí koronaviru funguje jako klíček a zámeček. Pro nás jej připravuje zahraniční partner. Zmíněný receptor je natolik dobrý, že detekuje protein, který mezi jednotlivými mutacemi viru není příliš variabilní.

Povrchem čipu pak ve stroji protéká roztok, ve kterém virové částice hledáme. Při zachycení se změní celková odezva čipu. Biočip trvale vibruje na určité frekvenci, a když se na něm něco zachytí, tak dojde k posunu vibrační frekvence. Selektivita námi připravovaného povrchu zaručuje zachycení pouze koronaviru, a tudíž v našem případě změna vibrační frekvence znamená detekci SARS-CoV-2.

Samotný čip bude použitelný, dokud nezachytí koronavirus. Jakmile jej zachytí,
měl by se čip vyměnit. Představa tedy je, že by automat měl v sobě větší sadu čipů, takže by se zacvakl nový čip a jelo by se dál.

Už máte nějakou konkrétní představu, jak by byl stroj velký?

Vzhledem k tomu, že se celý systém vejde přibližně do velikosti zdravotního kufříku, mělo by stačit, kdyby měl jeden hotový robot velikost asi jedné velké kopírky či bankomatu.

Jak by tedy probíhalo samotné testování?

Člověk vezme kelímek s určitým množstvím roztoku, obsah vykloktá, vyplivne zpátky a vrátí kelímek do přístroje. Robot pak roztok nasaje a přemístí ho na čip. Jedno měření by trvalo několik minut.

Vzhledem k tomu, že je ambicí, aby se tyto stroje instalovaly do velkých továren a vstupních hal, kam přichází hodně lidí ve stejnou dobu, bude systém vícekanálový. Uvnitř robota by tedy mohlo běžet až několik desítek měření zároveň.

Jakým způsobem se pak člověk dozví výsledek testu?

V tomto jsme na začátku, probíhají už ale jednání. Pracujeme s myšlenkou navázat to na mobilní telefony zaměstnanců nebo na zaměstnanecké karty. Tak aby každá testovaná osoba byla lehce identifikovatelná.

Poté by byl dotyčný poslán na PCR test?

Ano, ta technologie nenahrazuje PCR test, ač máme dobrou citlivost, alespoň podle testů, které jsme prováděli s kolegy v laboratořích Biologického centra Akademie věd a Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích. Na základě pilotních experimentů jsme detekovali všechny pozitivní vzorky jako pozitivní a všechny negativní jako negativní. Jednalo se ale o standardní vzorky nemocných pacientů, kteří měli poměrně velkou nálož viru.

Vzhledem k tomu, že naše metoda umožňuje odhadnout i množství virové nálože, do budoucna by se mohla použít i k sledování průběhu nemoci. Rozhodně není záměrem nahrazovat metodu PCR, která je aktuálně zlatým standardem a je schopná detekovat i jedinou kopii RNA.

Dokážete si představit užití i na masových akcích, například kulturních nebo sportovních?

To je dobrý dotaz. Z hlediska aplikace systému si to samozřejmě dovedu představit. Na druhou stranu z hlediska pandemie velmi doufám, že po vakcinaci už to nebude třeba, minimálně co se týče covidu. Jedna věc je ale doufat, druhá věc je, co se skutečně stane. Výhodou systému každopádně je, že se dá rychle přestavět i na jiné nákazy. I kdyby to nebyly globální hrozby, zařízení by se dalo využít také pro nějaké lokální onemocnění, klidně i obyčejnou chřipku. Jakmile systém bude hotový, tak je to otázka pár měsíců.

Mohlo by to tedy fungovat i na případné mutace koronaviru?

Já si myslím, že ano. Selektivita detekce konkrétní látky, třeba koronaviru, je dána receptorem. V případě mutace koronaviru nebo další hrozby se technologie dá přenastavit velice rychle na nové podmínky. Lze tak vyrobit a použít jiný receptor.

Jak dlouho už na projektu pracujete?

Samotný vznik je zajímavý. Tým doktorky Hany Lísalové, která vede Skupinu funkčních biorozhraní, získal zakázku Ochranné služby Policie ČR na detekci patogenů v potravinách. Byl vyvinut systém, jehož úkolem je v terénu zjistit zdravotní nezávadnost potravin. Díky této zakázce a díky tomu, že už jsme měli know-how a znalosti v této oblasti, vznikla technologie, která je průmyslově transferovatelná.

Kdy by mohla vejít do praxe?

V průběhu února tohoto roku vznikne konkrétní plán a již bude domluveno, jak bude vypadat první prototyp. Pro letošek je záměrem rozchodit první prototyp s menším počtem kanálů, ale plně funkční. Globálním cílem je mít do konce příštího roku kompletní prototyp certifikovaný pro průmyslovou výrobu. Samozřejmě vše chceme zvládnout ještě dřív, ale musíme respektovat nezbytné náležitosti průmyslové výroby, která je vázána na certifikační procesy - a ty zabírají měsíce. Takže je to složité.

Představa, že by to bylo dříve než za dva roky, je tedy nereálná?

Bylo by fajn, kdyby to za dva roky už bylo. Během února budeme moudřejší.

Bude to určeno čistě pro komerční zařízení, nebo budete diskutovat i s vládou o zavedení například do nemocnic nebo do škol?

Na to je moc brzy. Taková komunikace určitě proběhne, zatím jsme testování udělali v rozsahu, abychom byli přesvědčiví pro průmyslové partnery, ale není to rozsah, který dostačuje na certifikaci. Pro certifikaci musíme udělat studii na několika stech vzorcích, z nichž by bylo detekováno určité procento úspěšnosti. Pak záleží na tom, zda vláda bude mít o náš systém zájem, či nikoli.

Vznikají podobné projekty i jinde ve světě, nebo jde o český unikát?

Samozřejmě sledujeme vývoj jiných detekčních systémů ve světě a je jich opravdu hodně. Nicméně naše technologie je jednou z mála, které jsou dotažené do takto pokročilého stavu. Tato technologie vznikla v Česku díky Haně Lísalové. Pro nás je klíčový zájem průmyslového partnera spolupracovat s námi. Ten si s předstihem udělal docela velkou analýzu a rozhodl, že naše technologie je z hlediska perspektivy nejlepší. Pro nás je toto dostačující informace. Jsem přesvědčen, že kdyby byla konkurence lepší nebo dál, průmysl by velmi zvažoval možnosti spolupráce.

Video: Místo bolesti jedno plivnutí: Naše PCR testy můžeme rozjet ve velkém, říká Dienstbier

Odpadne nepříjemný stěr z nosohltanu, v laboratoři na to téměř nemusí sáhnout a do hodiny a půl je výsledek, říká finanční šéf Diana Biotechnologies. | Video: Daniela Drtinová
 

Právě se děje

před 3 hodinami

Hokejisty USA povede na MS v Rize kouč Capuano z Ottawy

Hokejisty Spojených států amerických povede na mistrovství světa v Rize Jack Capuano. Bývalý hlavní kouč New York Islanders je od roku 2019 asistentem v Ottawě.

Čtyřiapadesátiletý Capuano bude působit u americké seniorské reprezentace potřetí a poprvé jako hlavní trenér. V roce 2017 byl asistentem na mistrovství světa a o rok dřív na Světovém poháru.

Další zprávy