W żargonie 7PR przedsięwzięcie RAPTADIAG należy do kategorii „małych lub
średnich celowych projektów badawczych”. Jednak w ciągu ostatnich dwóch
lat konsorcjum przekształciło nowatorski test do diagnozowania
bakteryjnego zapalenia opon mózgowych w coś, co może stać się w pełni
rozwiniętą technologią sensoryczną do wykrywania wszelkiego rodzaju
patogenów bakteryjnych.
Chociaż sektor poczynił ogromne postępy na przestrzeni ostatnich
kilku lat, znaczna część współczesnej medycyny nadal polega na leczeniu
objawowym i kosztownych metodach diagnostycznych. W przypadku
bakteryjnego zapalenia opon mózgowych (BM), objawy rozwijają się w ciągu
trzech do siedmiu dni od zakażenia – jeżeli w ogóle, gdyż niektóre
osoby mogą być jedynie nosicielami bakterii i nie chorować. Brak
leczenia oznacza 50% ryzyko zgonu, bowiem skuteczność terapii jest
uzależniona od tego, na ile wcześnie zostanie podjęta.
Według prof. Mortena A. Geday'a, koordynatora projektu RAPTADIAG
(Rapid Aptamer based diagnostics for bacterial meningitis), skuteczność
leczenia obniża fakt, że szybka diagnoza jest obecnie możliwa jedynie za
pomocą bardzo kosztownych technologii. Uzyskanie dokładnego wyniku za
pomocą tych metod jest nie tylko czasochłonne, ale nadto są one na tyle
złożone, że mogą być stosowane tylko w dużych placówkach szpitalnych.
We współpracy z partnerami ze Szwajcarii i Danii oraz dzięki
dofinansowaniu ze środków UE w wysokości 2,2 mln EUR, prof. Geday
postanowił pokonać te przeszkody za pomocą łatwego w użyciu i
niedrogiego testu do diagnozowania Neisseria meningitides (inaczej
meningokoków) i Streptococcus pneumonia (paciorkowca zapalenia płuc),
które odpowiadają za 80% przypadków BM. Naukowiec wraz ze swoim zespołem
opracował już trzy przełomowe technologie, między innymi czujnik
mikroakustyczno-rezonansowy i czujnik ciekłokrystaliczny, a teraz
zamierza wprowadzić prace nad projektem na kolejny szczebel.
W udzielonym wywiadzie prof. Geday wyjaśnia drogę, jaką przebyło
jego konsorcjum od rozpoczęcia w 2011 r. prac nad projektem. Omawia
także poczynione ustalenia, które skłoniły partnerów do zrewidowania
celu projektu – od lepszej diagnostyki BM po wykrywanie znacznie
szerszego spektrum bakterii w kontekstach tak zróżnicowanych, jak
patogeny przenoszone przez żywność i wodę, które przenikają do łańcucha
dostaw żywności, zasoby wodne, a nawet urządzenia klimatyzacyjne.
Na czym polega nowość czy innowacyjność tego testu? Na jakiej zasadzie działa?
Nowe testy diagnostyczne będą szybsze (zabiorą minuty zamiast godzin
czy dni) i tańsze (kilka euro zamiast kilkudziesięciu) od obecnie
dostępnych technologii. Mają być odpowiedzią na kliniczne
zapotrzebowanie na diagnostykę tych chorób o wysokim współczynniku
zachorowalności, obniżając ryzyko błędnej diagnozy i nadużywania
antybiotyków.
Aby umożliwić rozpoznawanie mikroorganizmów, stosujemy nowatorskie
receptory – aptamery – zamiast tradycyjnych przeciwciał. W skrócie
aptamery są krótkimi, jednoniciowymi cząsteczkami DNA/RNA, które mogą
przybierać strukturę trójwymiarową poprzez wewnątrzniciowe parowanie
zasad nukleinowych. Selekcja tej struktury następuje wówczas na
podstawie jej wysokiego powinowactwa i specyficzności wiązania do
określonego antygenu czy celu.
Równolegle opracowywane są trzy technologie sensoryczne. Pierwsza
polega na dostosowaniu komercyjnej biosensorowej technologii fali
zanikającej (Eva-sensor) z wykorzystaniem aptamerów w funkcji receptorów
zamiast przeciwciał. Dwie bardziej doświadczalne (opracowane na
uczelni) technologie są wykorzystywane do opracowania szybkiego testu,
który będzie znacznie tańszy, tj. czujnika mikroakustyczno-rezonansowego
i czujnika ciekłokrystalicznego. Wyzwanie, które wiąże się z
opracowaniem tych dwóch czujników, polega przede wszystkim na wykazaniu
możliwości uzyskania czujników mikroakustyczno-rezonansowych o
niezbędnej czułości, co pozwoli nam z kolei opracować czujniki
ciekłokrystaliczne potrafiące wykrywać pojedyncze komórki.
Jakie główne trudności napotkaliście i jak je rozwiązaliście?
Borykaliśmy się z dwoma problemami: jednym technicznym i jednym
naukowym. Niedługo po rozpoczęciu prac jeden z głównych partnerów
zbankrutował. To oznaczało, że w ramach projektu nie mieliśmy możliwości
opracowywania kluczowych cząsteczek receptorowych, konkretnie
aptamerów. Rozwiązanie ostatecznie znalazł inny partner, który przejął
ten zakres obowiązków, zatrudniając najważniejszych członków zespołu
bankruta. Przeprowadzenie upadłości, przedefiniowanie zakresów
obowiązków i ponowne nadanie tempa pracom nad projektem doprowadziło do
sześciomiesięcznego opóźnienia. Niemniej niezwykle owocne prace nad
czujnikiem ciekłokrystalicznym i rezonatorem mikroakustycznym są
bezpośrednim następstwem podjętych wówczas decyzji.
Drugi problem – naukowy – wiązał się z opracowaniem aptamerów
specyficznych dla BM. Wraz z postępem prac nad projektem było coraz
wyraźniej widać, że niezbędne powinowactwo i specyficzność wiązania do
określonych celów sięgnie granic zdolności konsorcjum w jego ówczesnej
formie. Na ile odzwierciedla to ograniczenia konsorcjum, a na ile
ograniczenia technologii aptamerów nie jest do końca jasne. Obejście
problemu polega na wykorzystaniu przeciwciał specyficznych dla BM i
istniejących aptamerów ukierunkowanych na alternatywne patogeny w
testach i walidacji opracowanych technologii.
A zatem stopniowo odchodziliście od BM, aby skupić się na innych rodzajach patogenów. Jak do tego doszło?
W czasie realizacji projektu stawało się coraz bardziej jasne, że
opracowanie tańszego i szybszego sposobu wykrywania BM może pomóc w
wykrywaniu, a co za tym idzie ograniczaniu epidemii BM w Trzecim
Świecie, podczas gdy oddziaływanie kliniczne na Zachodzie będzie
prawdopodobnie ograniczone.
Jednocześnie zdaliśmy sobie sprawę, że technologie opracowywane na
potrzeby wykrywania BM mogą odegrać ogromną rolę w wykrywaniu patogenów
bakteryjnych w wielu różnych kontekstach, głównie patogenów
przenoszonych przez żywność i wodę w łańcuchu dostaw żywności, w
zasobach wodnych czy urządzeniach klimatyzacyjnych. Technologie te mogą
też utorować drogę nowatorskim sposobom wykrywania patogenów człowieka w
ślinie i innych płynach ustrojowych.
W konsekwencji rozmaite propozycje zmierzające do dalszego rozwoju
tych technologii zostały zaprezentowane w ostatniej rundzie 7PR i
znacznie ambitniejszy projekt – opierający się w pewnym stopniu na
doświadczeniach zdobytych w czasie realizacji RAPTADIAG – przechodzi
właśnie ewaluację w ramach zaproszenia do programu „Horyzont 2020”.
Na jakim etapie jest realizacja celu dostarczenia co najmniej jednego produktu komercyjnego do końca prac nad projektem?
Projekt jest na dobrej drodze. Czujnik Eva-sensor już jest dostępny w
sprzedaży, a firma Davos Diagnostics dowiodła, że jej technologia
nadaje się do wykrywania bakterii za pomocą rozpoznawania aptamerów lub w
inny sposób. Z drugiej strony zarówno mikrorezonatory, jak i czujniki
ciekłokrystaliczne nadal wymagają dopracowania. Te technologie
potrzebują solidnego partnera przemysłowego. W świetle sytuacji
finansowej, w jakiej znalazła się Hiszpania, mało prawdopodobne jest
pozyskanie dofinansowania na firmę typu spin-off z udziałem
zaangażowanych naukowców, a zatem musi nastąpić transfer technologii do
istniejącego podmiotu. W niedalekiej przyszłości rozpoczniemy wraz z
uczelnianym biurem ds. transferu technologii poszukiwanie potencjalnych
partnerów.
Czy wyniki projektu spełniają wasze oczekiwania?
Projekt, który pierwotnie miał się zakończyć w czerwcu 2015 r., już
osiągnął ogromną liczbę zamierzeń. Dowiedliśmy przydatności aptamerów
jako cząsteczek receptorowych patogenów bakteryjnych w czujniku
Eva-sensor, co przekłada się na szybkie i łatwe wykrywanie patogenów
(zgłoszone już do opatentowania). Jednocześnie technologie bioczujnika
mikroakustyczno-rezonansowego już dochodzą do czułości niezbędnej do
potencjalnego wykrywania wiązania pojedynczego mikroorganizmu, co
stanowi ostateczną granicę wykrywalności. Tymczasem czujnik
ciekłokrystaliczny otwiera nową drogę do nadzwyczaj prostej i niedrogiej
metody wykrywania za pomocą wizualnego (bez konieczności używania
jakiegokolwiek oprzyrządowania!) lub prostego badania
optoelektronicznego za pomocą miniaturowych czytników, a nawet aparatu
telefonu komórkowego. Rezonatory mikroakustyczne już zostały opisane w
rozmaitych recenzowanych czasopismach, natomiast w celu ochrony
technologii czujnika ciekłokrystalicznego zostało złożone zgłoszenie
patentowe.
Tak więc z punktu widzenia technologicznego opracowywania bioczujników, projekt nawet przeszedł oczekiwania uczestników.
Kiedy realnie rzecz biorąc pacjenci i pracownicy służby zdrowia będą mogli zacząć korzystać z waszego dorobku?
Zwrot z inwestycji dla społeczeństwa zależeć będzie w dużej mierze
od konserwatyzmu sektora medycznego. Będzie niezwykle trudno nawet w
przypadku naszego gotowego produktu – czujnika Eva-sensor – wywrzeć
znaczący wpływ w ciągu najbliższych dwóch lat, mimo iż firma Davos
Diagnostics zdobyła w czasie realizacji tego projektu – i w pewnej
mierze też dzięki niemu – certyfikat ISO. W perspektywie długofalowej
(trzy do pięciu lat), spodziewamy się, że czujnik Eva-sensor stanie się
wszechobecny na oddziałach szpitalnych, zapewniając szybsze i łatwiejsze
wykrywanie dużej liczby patogenów i innych celów biologicznych.
Przyszłość czujników ciekłokrystalicznych i mikro-rezonansowych jest
całkowicie uzależniona od partnerów przemysłowych, których
zainteresowanie pozyska konsorcjum.
Więcej informacji:
RAPTADIAG
http://www.raptadiag.eu/
