Erik Reisdorf, ledande virolog vid Wisconsin State Laboratory of Hygiene, bearbetar prover för COVID-19-testning. Foto: John Maniaci, UW Health

När COVID-19 har smittat mer än en miljon människor runt om i världen – och mer än 2 500 invånare i Wisconsin – sedan slutet av december 2019 är allt från näs- och halssvabbar till de kemiska substanser, eller reagenser, som behövs för att utföra tester för sjukdomen en bristvara.

Alana Sterkel, biträdande direktör i avdelningen för smittsamma sjukdomar vid Wisconsin State Laboratory of Hygiene vid University of Wisconsin-Madison, som har utfört tusentals tester för COVID-19 i delstaten, säger att vi behöver mer allmänt tillgängliga tester för att förstå och stävja pandemin. Även om den globala ökningen av efterfrågan på testmaterial har gjort det svårare att genomföra testet på många ställen, har WSLH:s kollegor vid universitetet ställt upp för att hålla testet tillgängligt i Wisconsin.

Testning för COVID-19 kräver specialutrustning för att hjälpa forskare och kliniker att upptäcka viruset och göra tillräckligt många kopior av dess genetiska material för att kunna mäta. De färgade linjerna på datorn visar resultaten av COVID-19-testerna. Foto: John Maniaci, UW Health

Under normala förhållanden är testet en okomplicerad laboratorieprocedur som är utformad för att hitta ett specifikt virus.

För att upptäcka virus i ett prov från näsan eller halsen på en infekterad patient krävs förmågan att identifiera spår av dess genetiska material med hjälp av en process som kallas polymeraskedjereaktion. För coronavirus som det som orsakar COVID-19 är detta genetiska material en molekyl som kallas RNA.

Kyley Guenther, virolog vid Wisconsin State Laboratory of Hygiene, förbereder prover med respiratoriskt virus för laboratoriets arbete vid National Influenza Reference Center. Foto: Foto: John Maniaci, UW Health

För att göra testet måste forskarna först omvandla virusets RNA till DNA, och detta kräver ett enzym för att översätta den ena typen av genetisk kod till den andra. Enzymet kallas omvänt transkriptas och upptäcktes 1970 av UW-Madison-virologen och nobelpristagaren Howard Temin tillsammans med sin kollega David Baltimore vid Massachusetts Institute of Technology.

Det krävs också en maskin som kallas termisk cyklare, som gör det möjligt för forskarna att göra många kopior av arvsmassan så att det finns tillräckligt mycket av den för att mäta. Andra reagenser behövs för att stabilisera och slutföra reaktionerna.

Det hade varit relativt enkelt att öka den lokala testkapaciteten om det nya viruset bara drabbat en del av världen. Men det var inte vad som hände.

”Samtidigt, över hela världen, försökte alla köpa samma material samtidigt”, säger Sterkel.

Hur som helst har WSLH:s kollegor över hela universitetet ställt upp och hjälpt till genom att donera en del av de nödvändiga reagenserna, förnödenheterna med mera. En av de största samarbetspartnerna har varit Wisconsin Veterinary Diagnostic Laboratory, som har lånat ut utrustning och reagenser och tillhandahållit utbildning till WSLH.

Transmissionselektronmikroskopisk bild av ett isolat från det första fallet av COVID-19 i USA. De sfäriska viruspartiklarna, färgade i blått, innehåller tvärsnitt genom virusgenomet, som syns som svarta prickar. CDC / Hannah A Bullock; Azaibi Tamin

V WVDL har också tagit fram det virala transportmedium som bevarar patientprover för testning – en viktig flaskhals på många ställen. Laboratoriet utför exakt samma slags tester för sjukdomar hos djur och har länge tillverkat liknande testkit för partner runt om i delstaten. Ett team med åtta till tio anställda kan nu tillverka upp till 10 000 kit i veckan.

V WVDL kunde tillverka sina första batcher av testkit med hjälp av material som fanns till hands så snart WSLH behövde dem och har skickat in nya material för att kunna fortsätta att tillverka media så länge som det behövs. Laboratoriet fortsätter också att uppfylla sina skyldigheter när det gäller djurförsök.

”Vi hade redan ett starkt samarbete med Wisconsin State Laboratory of Hygiene”, säger Keith Poulsen, direktör för WVDL och professor vid UW School of Veterinary Medicine. ”Den relationen har gjort det lättare att hantera svåra tider som denna.”

Och även om den globala ökningen av efterfrågan på testmaterial har gjort det svårare att genomföra testet på många ställen, har WSLH:s kollegor vid universitetet ställt upp för att hålla testet tillgängligt i Wisconsin.

UW Hospital och WSLH har också haft ett nära samarbete. De har bytt material så att både WSLH och UW Hospitals kliniska laboratorium kan fortsätta att testa patienter. WSLH har tillhandahållit validering och utbildningsmaterial till UW Health och till dussintals andra hälso- och sjukvårdssystem runt om i delstaten för att öka testkapaciteten i hela delstaten.

Och WSLH har fått stöd inom sina egna led. Andra avdelningar inom myndigheten har erbjudit tid, material och expertis för att hjälpa till med testningen.

Nya snabbtester börjar rullas ut, säger Sterkel, och detta skulle kunna förbättra sjukhuslaboratoriernas förmåga att diagnostisera patientprover. Testerna kan ge vårdpersonal och deras patienter resultat på så lite som fem minuter. De är också lätta att använda och är bekanta för läkare och sjuksköterskor, som har använt liknande tester för infektioner som influensa i flera år. När dessa snabbtest kommer igång kommer WSLH att införliva dem för att hjälpa till med snabba diagnoser när tiden är knapp.

Snabbtesterna kan också minska trycket på den globala efterfrågan på material eftersom de är beroende av en annan försörjningskedja än den nuvarande, mer arbetsintensiva testmetoden. Men en sak som alla tester har gemensamt är de näs- och halssvabbar som används för att samla in prover från patienterna. Svabbarna är fortfarande en bristvara.

WSLH:s kollegor över hela universitetet har ställt upp för att hjälpa till genom att donera en del av de nödvändiga reagenserna, förnödenheterna med mera.

WSLH kommer även i fortsättningen att erbjuda testning som bygger på polymeraskedjereaktionsdetektion. Det beror på att det förblir en grundsten för att reagera på infektioner som utvecklas. Den är anpassningsbar och kan snabbt riktas mot nya virus.

”Detta gjorde att vi kunde börja testa (för det nya coronaviruset) före alla andra i staten. Det är också mycket billigare än dessa snabbkit, vilket gör att vi kan erbjuda gratis testning. Och det är lättare att skala upp än snabbmetoderna, vilket innebär att vi kan testa många fler människor på en dag”, säger Sterkel.

För tillfället fortsätter WSLH att testa hundratals prover per dag, inte bara för COVID-19, utan även för andra infektionssjukdomar som påverkar hälsan hos invånarna i delstaten. Laboratoriet är fortfarande tacksamt för styrkan i sina unika partnerskap.

”Det har varit ett fantastiskt samarbete mellan människor som har gått samman för att möta statens behov”, säger Sterkel.