Erik Reisdorf, a Wisconsin Állami Higiéniai Laboratórium vezető virológusa feldolgozza a COVID-19 vizsgálatához szükséges mintákat. Fénykép: John Maniaci, UW Health

Mivel a COVID-19 2019 decemberének vége óta világszerte több mint 1 millió embert – és több mint 2500 wisconsini lakost – fertőzött meg, az orr- és toroktamponoktól kezdve a betegség vizsgálatához szükséges kémiai anyagokig, vagyis a reagensekig mindenből hiány van.

Alana Sterkel, a Wisconsin-Madison Egyetem Wisconsin Állami Higiéniai Laboratóriumának fertőző betegségekkel foglalkozó részlegének igazgatóhelyettese, aki az államban több ezer vizsgálatot végzett a COVID-19-re, azt mondja, hogy a világjárvány megértéséhez és megfékezéséhez szélesebb körben elérhető tesztekre van szükség. Bár a vizsgálati anyagok iránti globális keresletnövekedés miatt sok helyen nehezebbé vált a teszt elvégzése, a WSLH egyetemi kollégái hozzájárultak ahhoz, hogy Wisconsinban továbbra is elérhető legyen a tesztelés.

A COVID-19 teszteléséhez speciális berendezésekre van szükség, amelyek segítségével a tudósok és a klinikusok felismerhetik a vírust, és elegendő másolatot készíthetnek a genetikai anyagából a méréshez. A számítógépen a színes vonalak a COVID-19 tesztek eredményeit mutatják. Fénykép: John Maniaci, UW Health

Normális körülmények között a teszt egy egyszerű laboratóriumi eljárás, amelyet arra terveztek, hogy egy adott vírusra összpontosítson.

A vírus kimutatásához a fertőzött beteg orrából vagy torkából vett mintában a vírus genetikai anyagának nyomnyi mennyiségét kell tudni azonosítani egy polimeráz láncreakciónak nevezett eljárás segítségével. Az olyan koronavírusok esetében, mint a COVID-19-et okozó vírus, ez a genetikai anyag egy RNS nevű molekula.

Kyley Guenther, a wisconsini állami higiéniai laboratórium virológusa légúti vírusmintákat készít elő a laboratórium Nemzeti Influenza Referencia Központ munkájához. Fénykép: John Maniaci, UW Health

A vizsgálat elvégzéséhez a tudósoknak először a vírus RNS-ét kell DNS-vé alakítaniuk, és ehhez egy enzimre van szükség, amely az egyik típusú genetikai kódot lefordítja a másikra. Az enzimet reverz transzkriptáznak hívják, és 1970-ben fedezte fel a UW-Madison virológus és Nobel-díjas Howard Temin a Massachusetts Institute of Technology munkatársával, David Baltimore-ral együtt.

Ezhez egy termociklernek nevezett gépre is szükség van, amely lehetővé teszi a tudósok számára, hogy a genetikai anyagból sok másolatot készítsenek, hogy elegendő legyen belőle a méréshez. Más reagensek is szükségesek a reakciók stabilizálásához és befejezéséhez.

Viszonylag egyszerű lett volna a helyi tesztelési kapacitás növelése, ha az új vírus a világnak csak egy részét érinti. De nem ez történt.

“Egyidejűleg az egész világon mindenki egyszerre próbálta megvásárolni ugyanazokat az anyagokat” – mondja Sterkel.

A WSLH kollégái azonban az egész egyetemen felajánlották a szükséges reagensek, kellékek és egyebek egy részét. Az egyik legnagyobb partner a Wisconsini Állatorvosi Diagnosztikai Laboratórium volt, amely berendezéseket és reagenseket adott kölcsön és képzést biztosított a WSLH számára.

Transzmissziós elektronmikroszkópos kép a COVID-19 első amerikai esetéből származó izolátumról. A kékre színezett gömb alakú vírusrészecskék a fekete pontokként látható vírusgenom keresztmetszeteit tartalmazzák. CDC / Hannah A Bullock; Azaibi Tamin

A WVDL a betegmintákat a vizsgálathoz megőrző vírusszállító közeg előállításához is hozzájárult – ami sok helyen kulcsfontosságú szűk keresztmetszet. A laboratórium pontosan ugyanilyen vizsgálatokat végez az állatokban előforduló betegségek esetében, és már régóta készít hasonló tesztkészleteket partnerei számára szerte az államban. Egy nyolc-tíz fős csapat most már képes hetente akár 10 000 készletet is előállítani.

A WVDL képes volt a tesztkészletek első tételeit a kéznél lévő anyagok felhasználásával elkészíteni, amint a WSLH-nak szüksége volt rájuk, és friss anyagokat szállított, hogy a hordozókat addig gyárthassa, amíg szükséges. A laboratórium továbbra is teljesíti az állatkísérletekkel kapcsolatos kötelezettségeit is.

“Már korábban is szoros együttműködési kapcsolatunk volt a Wisconsin Állami Higiéniai Laboratóriummal” – mondja Keith Poulsen, a WVDL igazgatója és az UW Állatorvosi Karának professzora. “Ez a kapcsolat megkönnyítette az ilyen nehéz időszakok kezelését.”

Noha a vizsgálati anyagok iránti globális keresletnövekedés miatt sok helyen nehezebbé vált a vizsgálat elvégzése, a WSLH kollégái az egyetemen összefogtak, hogy a vizsgálat Wisconsinban is elérhető maradjon.

AW Hospital és a WSLH szintén szorosan együttműködött. Anyagokat cseréltek, hogy mind a WSLH, mind az UW Hospital klinikai laboratóriuma folytathassa a betegek vizsgálatát. A WSLH validációs és oktatási anyagokat biztosított az UW Health és több tucat más egészségügyi rendszer számára az államban, hogy növelje az országos tesztelési kapacitást.

A WSLH pedig saját soraiból is kapott támogatást. Az ügynökségen belüli más részlegek időt, anyagokat és szakértelmet ajánlottak fel a teszteléshez.

Sterkel szerint az új gyorstesztek kezdenek elterjedni, és ez javíthatja a kórházi laboratóriumok képességét a betegminták diagnosztizálására. A tesztek akár öt perc alatt eredményt szolgáltathatnak az egészségügyi dolgozóknak és betegeiknek. Használatuk is egyszerű, és ismerősek az orvosok és ápolók számára, akik már évek óta használnak hasonló teszteket az olyan fertőzésekre, mint az influenza. Ahogy ezek a gyorstesztek működésbe lépnek, a WSLH be fogja építeni őket, hogy segítsék a gyors diagnózist, amikor az idő sürget.

A gyorstesztek némileg tehermentesíthetik az anyagok iránti globális keresletet is, mivel más ellátási láncra támaszkodnak, mint a jelenlegi, munkaigényesebb vizsgálati módszer. Egy dolog mégis közös az összes tesztben: a betegektől való mintavételhez használt orr- és toroktamponok. A tamponokból továbbra is hiány van.”

A WSLH munkatársai az egész egyetemen felajánlották a szükséges reagensek, kellékek és egyéb eszközök egy részét.

A WSLH továbbra is kínálja a polimeráz láncreakcióval történő kimutatáson alapuló vizsgálatokat. Ez ugyanis továbbra is a fejlődő fertőzésekre való reagálás alapköve marad. Alkalmazkodó, és gyorsan lehet új vírusokra irányítani.”

“Ez lehetővé tette számunkra, hogy az államban bárki más előtt elkezdjük a tesztelést (az új koronavírusra). Emellett sokkal olcsóbb is, mint ezek a gyorstesztek, ami lehetővé teszi számunkra, hogy ingyenes tesztelést kínáljunk. És könnyebben bővíthető, mint a gyors módszerek, ami azt jelenti, hogy egy nap alatt sokkal több embert tudunk tesztelni” – mondja Sterkel.

A WSLH egyelőre továbbra is naponta több száz mintát vizsgál, nemcsak a COVID-19-re, hanem más, az állam lakosainak egészségét érintő fertőző betegségekre is. A laboratórium továbbra is hálás az egyedülálló partnerségek erejéért.

“Ez egy csodálatos együttműködés volt, ahol az emberek összefogtak, hogy az állam szükségleteinek kielégítése érdekében összefogjanak” – mondja Sterkel.