Mobil munka a koronavírus-helyszínek azonosítására

A mobil laboratórium különböző helyiségekre van osztva, hogy elkülönítse a szennyvízminták előkészítését, a vírusfragmensek tisztítását és az érzékeny vírusanalitikát. © Fraunhofer IPA/Kép: Rainer Bez

Laborberendezések a SARS-CoV-2-fragmentumok kimutatására koncentrált szennyvízmintákból. © Fraunhofer IPA/Kép: Rainer Bez

A szennyvízminta előkészítése a SARS-CoV-2 fragmentumainak izolálásához. © Fraunhofer IPA, Fotó: Rainer Bez

Mobil laboratóriummal a kerekeken a Fraunhofer IPA kutatói gyorsan és megbízhatóan tudják kimutatni a koronavírus-fragmentumokat a szennyvízben. Ezek a fertőzési arány növekedésének jelei, és így a járvány hotspotjainak indikátorai. Szeptemberben indul a projekt.

A visszaszámlálás megkezdődött. Még mindig az IPA épülete mögötti parkolóban áll a „Koronavírus kimutatása a szennyvízben” feliratú utánfutó. Sibylle Thude biológus foglalkozik a mobil labor koncepciójával és kialakításával, beleértve a laborberendezések elektromos biztosítását, a veszélyértékelést, a biológiai biztonságot, egészen az analitikai folyamat megvalósításáig a mobil laborban: „Nem is olyan könnyű logisztikailag koordinálni a kísérleti folyamatokat, és minden szükséges berendezést szűk helyen elhelyezni, úgy, hogy az analitikus munkát biztonságosan és értelmesen lehessen végezni. Ráadásul mindennek nagyon jól rögzítve kell lennie, hogy a rendkívül érzékeny és drága elemzőberendezések a szállítás során ne sérüljenek meg.”

Néhány héten belül Sibylle Thude a mobil laborral fog körútra indulni. Az első út során mintákat vesznek különböző tisztítóberendezésekből a Stuttgart környéki nagyvárosban, és helyben vizsgálják azokat. „Célunk, hogy a mobil labor segítségével gyorsabban és pontosabban azonosítsuk a koronavírus-hotspotokat, mint eddig lehetett,” magyarázza Guido Kreck, az IPA tisztítástechnológiai projektvezetője. „Minden tisztítóban körülbelül 10 000 lakos szennyvízét gyűjtjük össze. Ha fertőzöttek vannak közöttük, kimutathatjuk a koronavírus-fragmentumokat a szennyvízben, akár másfél héttel azelőtt, hogy a fertőzöttek tüneteket mutatnának vagy tesztelnék őket.” Az ötlet, hogy a szennyvízvizsgálatok segítségével mutassuk ki a koronavírus-kitöréseket, nem új. Például Milánóban és Torinóban végzett szennyvízanalízisek arra utalnak, hogy a vírus már 2019 decemberében megjelent Olaszországban – két hónappal az első ismert kitörés előtt. A szennyvízanalízisek eddig időigényesek voltak: mintákat csomagoltak, szakértő laborokba küldtek, ahol keresztszennyezés nélkül kezelték és elemezték azokat. Mígnem eredmény született, több nap is eltelhetett.

Gyorsabb jobb

Aki a koronavírus-fertőzéseket szeretné felkutatni a járvány elleni küzdelem érdekében, annak gyorsabbnak kell lennie: az eredmények azonnal szükségesek, hogy megfelelő intézkedésekkel megakadályozzuk a további terjedést. A mobil laborral felszerelt utánfutóval a minták helyszínen, időveszteség nélkül elemezhetők. Minden, amire szükség van, az a fedélzeten van: centrifuga, fagyasztószekrény, szárítóberendezés és pipettázási segédeszközök. Emellett egy tisztítóberendezés, amelyben – mágneses golyók segítségével – kiválogatják a vírusfragmentumokat a szennyvízből. És végül, de nem utolsósorban, egy PCR-ciklus, amely szaporítja és elemzi a vírus örökítőanyagát. Néhány órán belül megvannak az eredmények.

Algoritmusok a jósláshoz

„Ha minden jól működik, az új módszerrel egy vagy két héten belül megvizsgálhatjuk egy tartomány összes tisztítóberendezését. Mivel az összes elemzést ugyanabban a laborban végzik, az eredmények jól összehasonlíthatók – így nagyon pontosan lokalizálhatók a lehetséges hotspotok,” jósolja Kreck. A vírusfragmentumok koncentrációjából egy minta esetében algoritmusok segítségével következtetéseket lehet levonni a fertőzöttek számáról.

Ezekhez a számításokhoz most a Stuttgart környéki vizsgálatok szolgáltatják az adatbázist: „Még a laborunk prototípus. Tesztelnünk kell a berendezéseket, optimalizálni a munkafolyamatokat, adatokat gyűjteni, és továbbfejleszteni a jóslóeszközöket,” mondja Kreck. A mesterséges intelligencia folyamatosan tanul: Minél több mérés áll rendelkezésre, amelyek összevethetők a régió ismert fertőzésszámaival, annál pontosabbak lesznek a jóslatok.

És mi lesz, ha egyszer véget ér a koronavírus-járvány? A mobil labor a válság után is szükséges lesz, ezt megerősíti az IPA kutatója, Thude: „Egy újabb járvány esetén gyorsan alkalmazkodhatunk az analitikához, és más vírusokat is kereshetünk. Az új laborral felszerelt utánfutó széleskörűen rugalmas: elmehetünk oda, ahol szükség van rá – például, hogy megfelelően beállított berendezésekkel és analitikai módszerekkel egészségügyi veszélyes anyagokat, például rovarirtókat vagy antibiotikumokat keressünk az ivóvízben vagy a szennyvízben.”