Mobilní práce pro lokalizaci korona-hotspotů

Mobilní laboratoř je rozdělena do různých místností, aby bylo možné oddělit přípravu odpadních vod, čištění fragmentů virů a citlivou virologickou analýzu. © Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez

Laboratorní zařízení pro detekci fragmentů SARS-CoV-2 z koncentrovaných odpadních vod. © Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez

Příprava vzorku odpadních vod k izolaci fragmentů SARS-CoV-2. © Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez

S mobilním testovacím laboratoří na kolech mohou vědci z Fraunhofer IPA od nynějška rychle a spolehlivě detekovat fragmenty koronavirů v odpadních vodách. Tyto jsou indikátorem zvýšených počtů infekcí a tím i ukazatelem ohnisek pandemie. Začít by se mělo v září.

Odpočet času běží. Ještě stále stojí přívěs s nápisem „Detekce korony v odpadních vodách“ na parkovišti za budovou IPA. Bioložka Sibylle Thude se stará o koncepci a návrh mobilního laboratoře, včetně elektrické zabezpečení laboratorního zařízení, posouzení rizik, biologické bezpečnosti až po realizaci analytického procesu v mobilním laboratoři: „Není vůbec tak jednoduché logisticky koordinovat průběh zkoušek a všechny přístroje, které potřebujeme, umístit na velmi malém prostoru a tak je rozmístit, aby bylo možné pracovat analyticky smysluplně a bezpečně. Navíc musí být vše velmi dobře upevněno, aby citlivé a drahé analytické přístroje během jízdy neutrpěly žádné poškození.“

Za několik týdnů se Sibylle Thude s mobilním laboratořím vydá na turné. Při první jízdě budou odebrány vzorky z různých čistírenských zařízení v oblasti Stuttgart a místně analyzovány. „Naším cílem je s mobilním laboratořím rychleji a přesněji identifikovat ohniska koronaviru, než bylo dosud možné,“ vysvětluje Guido Kreck, vedoucí projektu technologie čistoty na IPA. „V každé čistírně se zpracovává odpadní voda od asi 10 000 obyvatel. Pokud jsou mezi nimi nakažení, můžeme v odpadní vodě detekovat fragmenty koronavirů, a to až jeden a půl týdne před tím, než se u postižených objeví symptomy a budou testováni.“ Myšlenka detekce výskytu koronaviru pomocí analýz odpadních vod není nová. Analýzy vzorků odpadních vod z Milána a Turína například naznačují, že virus již v prosinci 2019 – tedy dva měsíce před prvním známým vypuknutím – dorazil do Itálie. Dosud však byly analýzy odpadních vod časově náročné: vzorky musely být zabalena a poslána do specializovaných laboratoří, kde je bylo nutné zpracovávat a analyzovat bez rizika křížové kontaminace. Až do získání výsledku mohlo uběhnout několik dní.

Rychleji je lepší

Kdo chce v boji s pandemií detekovat případy koronaviru, musí být rychlejší: Výsledky jsou okamžitě potřeba, aby bylo možné přijmout vhodná opatření a zabránit dalšímu šíření. S mobilním laboratořím na přívěsu lze vzorky analyzovat přímo na místě bez zpoždění. Vše, co je potřeba, je na palubě: odstředivka, mrazák, sušicí termostat a pipetovací pomůcky. Navíc zařízení na čištění, ve kterém – pomocí magnetických kuliček – lze z odpadních vod vytáhnout fragmenty virů. A v neposlední řadě PCR cyklér, který množí a analyzuje virové genetické materiály. Výsledky jsou k dispozici během několika hodin.

Algoritmy pro prognózu

„Pokud vše funguje, můžeme s novou metodou během pouhého jednoho až dvou týdnů prozkoumat všechna čistírenská zařízení v rámci jednoho spolkového státu. Protože všechny analýzy jsou prováděny v jednom a tom samém laboratoři, jsou výsledky dobře srovnatelné – možné ohniska lze proto velmi přesně lokalizovat,“ předpovídá Kreck. Z koncentrace fragmentů viru v jednom vzorku lze pomocí algoritmů odvodit počet nakažených.

Datová základna pro takové výpočty by nyní měla být poskytnuta vyšetřeními v oblasti Stuttgart. „Ještě je náš laboratoř pouze prototyp. Musíme otestovat zařízení, optimalizovat pracovní postupy, sbírat data a dále rozvíjet prognostické nástroje,“ říká Kreck. Díky umělé inteligenci se systém stále učí: Čím více měření je k dispozici, která lze srovnat s známými počty infekcí v regionu, tím lépe jsou předpovědi.

A co když pandemie koronaviru jednou skončí? Věří na to i vědkyně z IPA Thude: „V případě opětovné pandemie můžeme analytiku rychle přizpůsobit a hledat jiné viry. To, co je na novém laboratoři na kolech skvělé, je, že jsme naprosto flexibilní: Můžeme vyrazit kamkoliv, kde nás potřebují – například k hledání zdraví ohrožujících látek, jako jsou insekticidy nebo antibiotika, v základních nebo odpadních vodách.“