Zachraňování životů po celém světě pomocí cenově dostupných molekulárně diagnostických testů

Plně automatizované testy: samostatný manipulační systém založený na plošné portálové dráze EXCM-30 používá elektrický uchopovač EHPS-16 k přepravě a umístění mikrotitrační destičky mezi jednotlivými kroky zpracování.

Po manuálním umístění se operátoři mohou věnovat své skutečné úloze, a to analýze výsledků.

Úsporný prostor: každý portál se stará o pipetování a dávkování kapalin, stejně jako o přepravu a umístění mikrotitrační destičky. / Space-saving: one gantry each takes care of pipetting and dispensing liquids as well as transporting and positioning the microwell plate.

Vysoký průtok: dvě trojrozměrné portály s pipetovacími a přepravními jednotkami zajišťují plně automatizovaný průběh molekulárně diagnostických testů. / High throughput: two 3D gantries with pipetting and transport units ensure a fully automated sequence of molecular diagnostic tests.

Jak se mnoho patogenů prokáže neuvěřitelnou rychlostí, aniž by bylo nutné se snažit o drahá biosafety laboratoře, ukazuje Fast MDx. Společnost z Londýna vyvinula pacientsky blízký testovací systém, který zkracuje obvyklou čekací dobu od 24 až 48 hodin na pouhé jedno až dvě hodiny. S sebou nese: automatizační techniku od Festo.

Fast MDx je první plně automatický, pacientsky blízký vysokokapacitní testovací systém. V květnu 2023 přijde na trh s multiplexovaným, CE-IVD schváleným testem na nejčastější respirační patogeny, Influenza A, Influenza B, RSV A, RSV B a Covid-19. Další testy budou brzy přidány do nabídky testů. Platforma je obvykle umístěna v nemocnicích, klinikách nebo lékařských ordinacích přímo u pacienta. To šetří čas, náklady a cestu. "Tímto způsobem dostanou nakažení lidé rychleji personalizovanou léčbu," vysvětluje Richard Lewis, zakladatel a CEO Fast MDx.

Rychlé, personalizované testy

Ačkoliv se pandemie již nezdá být hlavním tématem ve veřejnosti a u vlád po celém světě, je stále důležité, aby lékaři dostávali rychlé, spolehlivé a personalizované výsledky testů. Koneckonců musí vědět, jak léčit pacienty a koho dát do karantény, aby zabránili šíření infekčních nemocí, jako je Covid-19.

"Platforma Fast MDx je mobilní a proto použitelná kdekoli. Pro obsluhu je potřeba pouze jeden technik, nikoli pět, jak je obvykle potřeba v centrální laboratoři, aby zpracoval až 1 000 vzorků pacientů během osmihodinové směny," říká Lewis. Další výhodou tohoto pacientsky blízkého konceptu je výrazné ulehčení životního prostředí, protože odpadá dlouhá přeprava a tím i emise z vozidel. Navíc vzorky nemusí být složitě dvakrát baleny a po použití spáleny, aby se zabránilo křížové kontaminaci vzorků.

Všechno potřebné na palubě

Platforma Fast MDx využívá při pipetování a dispensování automatizační techniku od Festo. Automatizované testovací systémy šetří technikovi čas a snižují lidské chyby, které jsou spojeny s manuálním pipetováním stovek vzorků do standardizovaných zkumavek a mikrotitračních destiček. Fast MDx je plně integrovaný systém, který zahrnuje vše, co je potřeba pro testování, od vzorkovacích zkumavek a špiček po elektronické předání výsledků do nemocnice, kliniky nebo lékařské ordinace, odkud byl vzorek původně odebrán," vysvětluje Lewis.

Společnost plánuje v roce 2023/24 rozšířit nabídku testů o testy na nemocniční patogeny jako C-Diff a MRSA, stejně jako na sepse, na kterou každý rok na celém světě zemře přibližně 11 milionů lidí. Je to také ideální systém pro provádění genomových testů, které informují lékaře o tom, jaké screeningové testy by měli provádět na základě DNA svých pacientů, aby odhalili dědičné nemoci v raném stádiu. "Tak mohou pacienti změnit svůj životní styl, aby předešli vypuknutí nemocí, na které jsou geneticky predisponováni," říká Lewis.

Žádné kapitálové vázání

"Výhodou pro provozovatele je, že systém nezabírá kapitál, protože platformu Fast MDx poskytujeme provozovatelům zdarma," říká Lewis o své sociální společnosti. Především díky škálovacím efektům je to první systém na světě, který zpřístupňuje molekulární testy a diagnostiku všude, nejen v bohatších zemích.

Testy na platformě Fast MDx jsou plně automatizované: ke systému patří manipulační portály s elektrickými osami od Festo pro přesné manipulace s pipetami a robotizované manipulace s PCR mikrotitračními deskami, teplotní uzávěr od Kbiosystems a patentovaný ultra rychlý qPCR termocykler od Fast MDx, NGX2. Software Biosero používaný na platformě integruje a řídí všechny moduly a činí obsluhu velmi jednoduchou. Platforma je velmi kompaktní: potřebuje pouze prostor 0,7 m x 1 m. Díky pevně upevnitelným kolečkům je možné ji snadno přesouvat z místa na místo.

Britský specializovaný strojírenský výrobce Applied Automation je zodpovědný za sestavení celého testovacího systému a za všechny aspekty bezpečnosti, rizikové analýzy a CE označení.

Obsluha platformy Fast MDx

Obsluha vloží tři stojany s pipetovacími špičkami a 96jamkovou mikrotitrační destičku na určená místa do platformy Fast MDx. Sada testů s veškerými reagenciemi a kontrolami je jednoduše vložena do hliníkového bloku a zacvaknuta. 92 pacientských vzorků v Pathtubes® je vloženo do platformy a během celého procesu je sleduje pomocí jednoznačného čárového kódu, který je laserem nanesen na dno každého Pathtubes®.

Během přípravy vzorků pracuje plošný portál EXCM od Festo v ose X a Y. 92 pacientských vzorků je skenováno shora pomocí optických senzorů od Festo, aby se ověřilo, že všechny vzorky jsou přítomny. Automatizovaný pipetovací systém, sestávající z pipetovací hlavy DHOE od Festo a jednorázového odsávače injekčních stříkaček DHAO, je namontován na Z- ose na planárním portálu. Pipetovací hlava dokáže přesně dávkovat objemy v rozmezí od 10 µl a rychlost pipetování lze nastavit tak, aby bylo možné dávkovat až 10 ml za sekundu.

Mastermix je připraven, nanesen na mikrotitrační destičku a vzorky jsou přidány. Každý pacientský vzorek je odsáván jednorázovou pipetovací špičkou, která prorazí víčko Pathtubes® Fast MDx, a pipetován do směsi v jamce mikrotitrační destičky. Aby se zabránilo křížové kontaminaci, je každá špička použita pouze pro jeden pacientský vzorek a poté zlikvidována. "Prorážení víčka Pathtubes® šetří čas a peníze, protože není potřeba žádný konvenční systém otevírání a zavírání a lidské chyby při manipulaci, které jsou běžné při manuálním pipetování stovek vzorků do zkumavek," vysvětluje Hannes Rösser, odborník na manipulaci od Festo.

Elektrické uchopovače a osy v akci

Samostatný manipulační systém, založený na plošném portálu EXCM-30, zachytí naplněnou mikrotitrační destičku pomocí elektrického uchopovače EHPS-16 a umístí ji do Heatsealeru, kde je zapečetěna plastovou fólií. Zapečetěná destička je poté vložena do RT-Boxu, který spouští přeměnu RNA na komplementární DNA (cDNA), pokud je přítomna.

Na závěr je destička vložena do NGX2 qPCR termocykleru, kde probíhá PCR reakce a amplifikace cDNA. NGX2 používá ultra rychlý fluorescenční detekční systém, který určuje, zda je v některém z vyšetřovaných pacientských vzorků přítomna cDNA sekvence patogenu zájmu.

Výsledky testů jsou lékaři, který test objednal, elektronicky zpřístupněny do 1–2 hodin, aby mohl stanovit nejlepší personalizovaný léčebný plán pro své pacienty.

Nezávislý generátor tlaku a vakua

Aby byla platforma nezávislá na externím pneumatickém zásobování, používá Fast MDx testovací platformu PGVA od Festo, která generuje tlak nebo vakuum o hodnotě +/-0,5 bar. Pro pneumatické zásobování s tlakem a vakuem je potřeba pouze 24V napájení. PGVA integruje na malém prostoru mini-kompresor, vzduchový filtr, zásobník a elektronické řízení tlaku a vakua, což představuje uzavřené řešení pro manipulaci s kapalinami v laboratořním automatizování.

"Díky úzké spolupráci mezi Fast MDx a Festo jsme mohli i přes extrémní složitost rychle a efektivně postavit první prototypy," říká Richard Lewis, CEO Fast MDx. "Kombinovali jsme rozsáhlé znalosti Fast MDx v oblasti qPCR termocyklerů s osvědčenými 3D portály, řízením a pipetovacími systémy od Festo."

O Fast MDx:

Fast MDx je sociální podnik, jehož cílem je poskytovat levné, rychlé molekulární diagnostické testy s vysokou kapacitou pro všechny lidi na světě. Fast MDx bude lékařům poskytovat rychlejší a spolehlivější výsledky, aby mohli každému pacientovi rychleji stanovit individuální léčebný plán. Společnost je odnoží společnosti BJS, která se od roku 1991 zabývá PCR termocykly a dnes dodává většině předních výrobců termocyklerů rychlé, přesné a stříbrné výměnné tepelné bloky.