Erik Reisdorf, hoofdviroloog bij het laboratorium voor hygiëne van de staat Wisconsin, verwerkt monsters voor COVID-19-tests. Foto: John Maniaci, UW Health

Aangezien COVID-19 sinds eind december 2019 wereldwijd meer dan 1 miljoen mensen – en meer dan 2.500 inwoners van Wisconsin – heeft besmet, is alles, van neus-en-keel swabs tot de chemische stoffen, of reagentia, die nodig zijn om tests op de ziekte uit te voeren, schaars.

Alana Sterkel, assistent-directeur in de divisie overdraagbare ziekten van het Wisconsin State Laboratory of Hygiene aan de Universiteit van Wisconsin-Madison, die duizenden tests voor COVID-19 in de staat heeft uitgevoerd, zegt dat we meer algemeen beschikbare tests nodig hebben om de pandemie te begrijpen en te beteugelen. Hoewel de wereldwijde stijging van de vraag naar testmateriaal het moeilijker heeft gemaakt om de test op veel plaatsen uit te voeren, hebben de collega’s van WSLH aan de universiteit hun steentje bijgedragen om de tests in Wisconsin beschikbaar te houden.

Tests voor COVID-19 vereisen gespecialiseerde apparatuur om wetenschappers en clinici te helpen het virus op te sporen en genoeg kopieën van het genetisch materiaal te maken om te meten. De gekleurde lijnen op de computer tonen de resultaten van COVID-19-tests. Foto: John Maniaci, UW Health

Onder normale omstandigheden is de test een eenvoudige laboratoriumprocedure die is ontworpen om zich te richten op een specifiek virus.

Virus opsporen in een monster uit de neus of keel van een besmette patiënt vereist het vermogen om sporen van zijn genetisch materiaal te identificeren met behulp van een proces dat polymerasekettingreactie wordt genoemd. Voor coronavirussen zoals het virus dat COVID-19 veroorzaakt, is dit genetisch materiaal een molecuul dat RNA wordt genoemd.

Kyley Guenther, viroloog bij het Staatslaboratorium voor Hygiëne van Wisconsin, bereidt ademhalingsvirusmonsters voor op het werk van het Nationaal Influenza Referentiecentrum van het laboratorium. Foto: John Maniaci, UW Health

Om de test uit te voeren, moeten wetenschappers eerst het RNA van het virus omzetten in DNA, en dit vereist een enzym om het ene type genetische code in het andere te vertalen. Het enzym heet reverse transcriptase, en het werd in 1970 ontdekt door UW-Madison viroloog en Nobelprijswinnaar Howard Temin samen met zijn collega David Baltimore aan het Massachusetts Institute of Technology.

Het vereist ook een machine die een thermische cycler wordt genoemd, waarmee wetenschappers veel kopieën van het genetisch materiaal kunnen maken, zodat er genoeg van is om te meten. Andere reagentia zijn nodig om de reacties te stabiliseren en te voltooien.

Het zou betrekkelijk eenvoudig zijn geweest om de plaatselijke testcapaciteit te vergroten als het nieuwe virus slechts één deel van de wereld had getroffen. Maar dat is niet wat er gebeurde.

“Tegelijkertijd probeerde iedereen over de hele wereld dezelfde materialen op hetzelfde moment aan te schaffen,” zegt Sterkel.

De collega’s van WSLH aan de hele universiteit zijn echter te hulp geschoten door een aantal van de benodigde reagentia, voorraden en meer te doneren. Een van de grootste partners is het Wisconsin Veterinary Diagnostic Laboratory, dat apparatuur en reagentia heeft uitgeleend en training heeft gegeven aan WSLH.

Transmissie-elektronenmicroscopische afbeelding van een isolaat van het eerste Amerikaanse geval van COVID-19. De bolvormige virusdeeltjes, blauw gekleurd, bevatten dwarsdoorsneden door het virale genoom, te zien als zwarte stippen. CDC / Hannah A Bullock; Azaibi Tamin

Het WVDL heeft ook de productie op zich genomen van de virale transportmedia waarmee patiëntenmonsters worden bewaard voor testen – een belangrijk knelpunt op veel plaatsen. Het laboratorium voert precies dezelfde soort tests uit voor ziekten bij dieren en maakt al lang soortgelijke testkits voor partners in de hele staat. Een team van acht tot tien medewerkers is nu in staat om tot 10.000 kits per week te produceren.

Het WVDL was in staat om zijn eerste batches testkits te maken met materialen die voorhanden waren zodra WSLH ze nodig had en heeft verse materialen verscheept om media te blijven produceren zolang dat nodig is. Het lab blijft ook zijn taken op het gebied van dierproeven vervullen.

“We hadden al een sterke samenwerkingsrelatie met het Wisconsin State Laboratory of Hygiene,” zegt Keith Poulsen, directeur van het WVDL en professor aan de UW School of Veterinary Medicine. “Die relatie heeft het gemakkelijker gemaakt om moeilijke tijden als deze het hoofd te bieden.”

Hoewel de wereldwijde stijging van de vraag naar testmateriaal het moeilijker heeft gemaakt om de test op veel plaatsen uit te voeren, hebben de collega’s van WSLH aan de universiteit bijgedragen om de tests in Wisconsin beschikbaar te houden.

UW ziekenhuis en WSLH hebben ook nauw samengewerkt. Ze hebben materialen uitgewisseld zodat het klinisch laboratorium van zowel het WSLH als het UW Hospital patiënten kan blijven testen. Het WSLH heeft validatie- en voorlichtingsmateriaal verstrekt aan UW Health en aan tientallen andere gezondheidszorgsystemen in de staat om de testcapaciteit in de hele staat te vergroten.

En het WSLH heeft steun gekregen uit eigen gelederen. Andere afdelingen binnen het agentschap hebben tijd, materiaal en expertise aangeboden om te helpen bij het testen.

Nieuwe snelle tests beginnen uit te rollen, zegt Sterkel, en dit zou het vermogen van ziekenhuislaboratoria kunnen verbeteren om patiëntmonsters te diagnosticeren. De tests kunnen gezondheidswerkers en hun patiënten in slechts vijf minuten resultaten geven. Ze zijn ook gemakkelijk te gebruiken en bekend bij artsen en verpleegkundigen, die al jaren soortgelijke tests gebruiken voor infecties zoals griep. Wanneer deze snelle tests online komen, zal WSLH ze integreren om te helpen bij een snelle diagnose wanneer tijd van essentieel belang is.

De snelle tests zouden ook enige druk op de wereldwijde vraag naar materialen kunnen verlichten, aangezien zij afhankelijk zijn van een andere toeleveringsketen dan de huidige, meer arbeidsintensieve testmethode. Eén ding hebben alle tests echter gemeen: de neus-keel uitstrijkjes die worden gebruikt om monsters van patiënten te nemen. De swabs zijn nog steeds schaars.

De collega’s van de WSLH aan de hele universiteit hebben hulp geboden door reagentia, voorraden en meer te doneren.

De WSLH zal tests op basis van polymerasekettingreactiedetectie blijven aanbieden. Deze methode blijft namelijk de basis voor de aanpak van nieuwe infecties. Het is aanpasbaar en kan snel op nieuwe virussen worden gericht.

“Hierdoor konden we eerder beginnen met testen (op het nieuwe coronavirus) dan iemand anders in de staat. Het is ook veel goedkoper dan deze snelle kits, waardoor we gratis testen kunnen aanbieden. En het is gemakkelijker op te schalen dan de snelle methoden, wat betekent dat we veel meer mensen op een dag kunnen testen, “zegt Sterkel.

Voorlopig blijft WSLH honderden monsters per dag testen, niet alleen voor COVID-19, maar ook voor andere infectieziekten die van invloed zijn op de gezondheid van de inwoners van de staat. Het lab blijft dankbaar voor de kracht van zijn unieke partnerschappen.

“Het is een geweldige samenwerking geweest van mensen die samenkomen om aan de behoeften van de staat te voldoen,” zegt Sterkel.