Ten artykuł czytasz w ramach bezpłatnego limitu

Rozmowa z prof. Piotrem Garsteckim z Instytutu Chemii Fizycznej PAN, założycielem spółki hi-tech Scope Fluidics, notowanej na warszawskiej giełdzie.

Piotr Cieśliński: Przychodzę do lekarza, pobiera mi wymaz, wkłada do maszyny i po chwili już wiem, czy jestem zakażony?

Piotr Garstecki: Tak.

Czekam na taką maszynę.

- Ta maszyna nazywa się PCR|ONE. Stworzyliśmy analizator i technologię, która w 15 minutach zamyka całą procedurę wykrywania koronawirusa. To łączny czas przygotowania próbki, przeprowadzenia reakcji PCR – czyli wykrycia genów wirusa - i na koniec jeszcze reakcji kontrolnej, która sprawdza jakość reakcji PCR.

Badanie sprowadza się do pobrania wymazówki z nosa i włożenia jej do plastikowego kartridża. Wystarczy otworzyć w nim małe drzwiczki, włożyć wymazówkę, ułamać patyczek z wymazówki, zamknąć drzwiczki i... to wszystko.

Potem trzeba włożyć kartridż do szuflady w analizatorze i maszyna wykonuje całą resztę.

To już działa? 

- Mamy już wersję testową. Przygotowujemy się do badań klinicznych. Chcemy, aby analizator był dopuszczony do użycia przed spodziewaną jesienną falą zakażeń.

Taki błyskawiczny genetyczny test jest dziś na wagę złota.

- To prawda. Weźmy domy pomocy społecznej, czasem ich personel zamyka się na dwutygodniowe zmiany, żeby nie przynosić zarazków z zewnątrz. Ideałem byłoby, żeby pracownik DPS mógł każdego dnia rano po prostu wykonać test.

I nie czekać długo na wynik.

- Jest wielka różnica między kilkoma godzinami a kilkunastoma minutami. Test szybki, genetyczny pozwala wykonać badanie w miejscu pobrania próbki. Testowany nie musi nigdzie się ruszać, zanim dostanie wynik.

W szpitalnych oddziałach ratunkowych, które przyjmują nagłe przypadki, lekarze nie mają czasu na to, aby długo czekać na wynik testu u pacjenta w stanie zagrożenia zdrowia i życia.

Na taką szybką diagnostykę czekają także linie lotnicze, które mogłyby testować pasażerów przed lotem, biura, a nawet duże sklepy i galerie handlowe. Godzina to zbyt długo dla zabieganych klientów. 15 minut jest w sam raz.

Jak się wam udało skrócić czas testu?

- Muszę najpierw wyjaśnić, na czym polega test PCR.

To jest ten typ testu, który od początku rekomenduje WHO?

- Tak, bo pozwala bezpośrednio wykrywać konkretne geny wirusa w ślinie czy wydzielinach w nosogardzieli, a to przecież stąd wirusy się rozchodzą i zakażają innych.

PCR to łańcuchowa reakcja polimerazy, koń roboczy biologii molekularnej. PCR jest jak reakcja nuklearna, stąd nazwa – reakcja łańcuchowa. Jeżeli w próbce znajduje się choćby jedna kopia szukanego genu, PCR zamienia ją w ogromne ilości DNA, które łatwo wykryć. Ale żeby reakcja PCR zaszła, trzeba podgrzać próbkę, a potem ją schłodzić. W jednym takim cyklu - podgrzanie - chłodzenie - podwaja się liczba wirusowych genów w próbce. Po kilkudziesięciu cyklach PCR jest ich tyle, że można je niemalże zobaczyć gołym okiem.

Jak?

- Są barwniki, które świecą po przyłączeniu się do DNA. Tyle że teraz, żeby przeprowadzić taki test, trzeba wysłać wymaz do laboratorium, gdzie doświadczeni diagności oczyszczą materiał genetyczny i przeprowadzą reakcję PCR. W latach 80., tuż po odkryciu metody PCR, zajmowało to ponad sześć godzin. Dzisiaj są już urządzenia, które radzą sobie z całym procesem przygotowania próbki i wykrycia genów wirusa w czasie godziny czy nawet kilkudziesięciu minut. A nasz PCR|ONE kilkadziesiąt, cykli PCR wykonuje w ledwie kilka minut. Potrafi błyskawicznie ogrzewać mieszaninę, a następnie równie szybko ją schładza.

Dlaczego inni na to nie wpadli?

- Gdy jakiś wynalazek jest wystarczająco dobry, to nie ma bodźca do tego, by wymyślać coś lepszego. Dlatego niektóre technologie nie zmieniają się przez dekady. Aż nagle przychodzi ktoś nowy w tej dziedzinie i pyta: dlaczego to tak działa, przecież można zrobić inaczej?

Ta pandemia jest właśnie takim bodźcem, dzięki któremu można coś ulepszyć. Jest teraz ogromny boom na lepsze narzędzia diagnostyczne.

Co więc można było zrobić inaczej?

- Wszystkie laboratoria diagnostyczne pracują na płynnych próbkach, które zamyka się w plastikowych kubeczkach. To w tej dziedzinie standard, oczywisty jak oddychanie. Ale ma swoje wady, bo w reakcji PCR najwięcej czasu zajmuje ogrzewanie i schładzanie próbki. Plastik nie jest dobrym przewodnikiem ciepła. Trudno jest czas grzania i chłodzenia skrócić poniżej kilku minut na jeden cykl, a trzeba ich wykonać kilkadziesiąt.

W naszym zespole wpadliśmy na pomysł, aby  ogrzewać próbki nie przez ścianki pojemnika, lecz bezpośrednio - promieniowaniem podczerwonym, które woda świetnie absorbuje. Jeśli jeszcze dobierze się dobrze rozmiar komory, to próbka pochłania ciepło w całej objętości. I jest błyskawicznie ogrzewana. Chłodzenie też jest szybkie, bo używamy mikroobjętości, dzięki technikom mikroprzepływowym.

Fot. Dawid Żuchowicz / Agencja Gazeta

Można zejść z czasem testu jeszcze bardziej?

- Obecnie jesteśmy już praktycznie blisko biologicznej prędkości tego procesu. Oprócz techniki ogrzewania naturalnym ograniczeniem jest szybkość działania białka zwanego polimerazą, które kopiuje nici DNA. Najszybsze reakcje PCR przeprowadzane w laboratoriach - niesłychanie wyśrubowane, które trudno przenieść do analizatorów powszechnego użytku - trwają minutę. 40 cykli PCR w czasie minuty to jest czas, w którym małe białko ledwo już się wyrabia, dobudowując kolejne zasady do łańcucha DNA.

Ale oprócz szybkości nasza maszyna ma więcej unikalnych technologii.

Zwykły test PCR w praktyce wykrywa jednocześnie nie więcej niż trzy, cztery geny. Więcej się nie da, bo reakcje PCR, które zachodzą w jednym kubeczku, konkurują ze sobą i sobie przeszkadzają. My rozdzielamy próbkę na wiele mikroporcji i dlatego w jednym teście możemy wykrywać dużo więcej genów.

I co to daje?

- Koronawirusy mutują, więc może stać się tak, że gen, którego szukamy, akurat zmutuje i nie zdołamy go zidentyfikować. Dlatego test powinien celować jednocześnie w dwa lub trzy geny, aby mieć pewność wykrycia wirusa. Tyle obecne systemy diagnostyczne jeszcze potrafią.

Ale nasz może szukać nawet 20 różnych genów! A więc oprócz koronawirusa może dodatkowo wykrywać np. różne szczepy grypy czy wirusa RSV.

Proszę sobie wyobrazić, że lekarz za pomocą jednego testu może potwierdzić lub wykluczyć zakażenia, które mogą dawać bardzo podobne objawy, gorączkę i kaszel.

Połączenie wielogenowości i szybkości daje platformę diagnostyczną, która jest łatwa w użyciu, wygodna do stosowania w punkcie pierwszego kontaktu z pacjentem, a jednocześnie dostarcza lekarzowi pełnej informacji. To pozwala na podjęcie decyzji klinicznej czy epidemiologicznej.

Jutronauci
CZYTAJ WIĘCEJ

Kibicuję, żeby testy kliniczne się udały. Ale czy dacie radę z produkcją analizatora? Liczycie na pomoc rządu?

- Nie opieramy na tym strategii biznesowej. Jesteśmy w kontakcie z dystrybutorami na całym świecie, bo zapotrzebowanie na diagnostykę koronawirusową jest ogromne. Rozwijamy technologię, ale nie mamy ambicji, żeby budować sieć dystrybucji. To nie nasz know-how. My wnosimy wartość w tworzeniu technologii, opracowaniu technologii produkcji, tworzeniu paneli diagnostycznych. Na szczęście zainteresowanie naszą technologią jest duże. Od czasu wybuchu pandemii w ogóle nie musimy już nikomu tłumaczyć, że szybkość wykonania testu jest istotna, a jesteśmy najszybsi na świecie. Dziś dowolne moce produkcyjne moglibyśmy sprzedać na pniu. Wielkość sprzedaży limitowana jest tylko wielkością produkcji. Takie dziwne czasy.

Oczywiście jedną z kluczowych rzeczy jest nie tylko to, by test dawał szybkie i wiarygodne wyniki, ale także by był tani.

Ile kosztuje?

- Otworzyliśmy już pilotażową produkcję w małej skali, więc już możemy oszacować, że prawdopodobnie będziemy mogli go sprzedawać w cenie o wiele niższej, niż wynosi obecna refundacja NFZ.

Poza tym nasza technologia jest uniwersalna, może wykrywać różne patogeny. Generalnie metodą PCR można wykrywać wszelkie patogeny, które mają materiał genetyczny zapisany w DNA czy RNA. Nie tylko wirusy, także bakterie.

Zanim wybuchła obecna epidemia, kończyliśmy test do wykrywania opornego na antybiotyki gronkowca złocistego. To bakteria, która jest przyczyną groźnych zakażeń wewnątrzszpitalnych. Holendrzy udowodnili, że tych zakażeń można się całkowicie pozbyć. Wystarczy testować pacjentów przed przyjęciem na oddział i natychmiast reagować – izolować i leczyć.

Ale tego u nas się nie robi?

- Barierą jest czas czekania na wynik testu, bo znowu, żeby system działał, testowany pacjent powinien być izolowany do momentu uzyskania wyniku. Jeżeli wpuścimy go na oddział i okaże się, że ma gronkowca, to już jest za późno. Pacjent może zakazić innych. W naszych warunkach jednak nie ma możliwości izolowania wszystkich na czas przeprowadzenia testu przez dwa, trzy dni. Mam nadzieję, że nasz test, który daje wynik od razu, zmieni tę sytuację!

Zalet naszej platformy i szybkiego testowania jest więcej. Przede wszystkim można wyjść z testami z laboratorium i przenieść je w miejsce pierwszego kontaktu z lekarzem. Np. choroby weneryczne szczególnie komfortowo jest wykrywać w miejscu kontaktu pacjenta z lekarzem ze względu na prywatność i intymność, a także natychmiastowe leczenie.

Przy diagnozowaniu różnych zakażeń maszyna byłaby ta sama, tylko kartridże do wkładania próbek inne?

- Tak, to uniwersalny system.

Czy macie konkurencję na świecie?

- Wydaje nam się, że oferujemy unikalne połączenie szybkości i wykrywania wielu genów w jednym badaniu. Są systemy równie szybkie, 15-20-minutowe, ale oferują bardzo wąskie badanie - dwóch, trzech genów. Są systemy, które wykrywają nawet dwa razy więcej niż 20 genów, lecz na wynik trzeba czekać godzinę lub dłużej, a i test kosztuje 100 dolarów lub więcej.

Skąd się wzięliście?

- Pracujemy w Warszawie. Rekrutujemy zespół tutaj, w większości spośród absolwentów naszych uczelni. Sam jestem naukowcem, prowadziłem badania w fizyce, chemii, technikach mikroprzepływowych w Polsce i USA. Zawsze jednak chciałem robić rzeczy praktyczne. Okazja nadarzyła się w 2010 roku, kiedy do Instytutu Chemii Fizycznej PAN w Warszawie wrócił mój przyjaciel Marcin Izydorzak, który przez ponad dziesięć lat kierował działem badań i rozwoju w dużej firmie farmaceutycznej.

Założyliśmy firmę z kapitałem 10 tys. zł, która miała wykorzystywać techniki mikroprzepływowe w przemyśle. Udało nam się zdobyć duży kontrakt na stworzenie prototypu analizatora i przez kolejne pięć lat sprzedawaliśmy podobne usługi - w sumie za kilkanaście milionów złotych.

Potem postanowiliśmy zbudować taki analizator już sami, aby kontrolować cały proces – od stworzenia koncepcji i prototypu po wdrożenie produkcji i wprowadzenie gotowej maszyny na rynek.

I tak powstał Scope Fluidics, który od trzech lat jest notowany na giełdzie w Warszawie. Rozwijamy obecnie dwa projekty: analizatora PCR|ONE oraz BacterOMIC.

Ten ostatni co ma testować?

- Bada wrażliwość szczepów bakterii na antybiotyki, które wywołują zakażenia szpitalne. Sporo z tych zakażeń jest opornych na wiele, czasem większość, antybiotyków. Trudno jest dobrać skuteczne leczenie, a systemy diagnostyczne, które określają wrażliwość bakterii na antybiotyki, tj. jaki antybiotyk lub kombinacja antybiotyków zwalcza dany szczep bakterii, powstały kilkadziesiąt lat temu i dostarczają zbyt ubogą informację.

A BacterOMIC analizuje wszystkie antybiotyki w jednym teście i jest w stanie jednocześnie analizować 60 próbek. Jest przeznaczony dla dużego, centralnego laboratorium w szpitalu czy firmie świadczącej usługi diagnostyczne. Badanie polega na hodowli bakterii, trwa od kilku do kilkunastu godzin – ale już po jednym teście daje podstawy do wybrania skutecznej, precyzyjnej terapii antybiotykowej.

Teraz cały świat jest wywrócony do góry nogami ze względu na COVID-19. Już ponad 400 tys. osób zmarło, ale trzeba pamiętać, że rok w rok umiera ponad 700 tys. osób ze względu na lekooporne zakażenia bakteryjne. Ten problem narasta w tempie kilku procent rocznie, ale ponieważ to proces ciągły, stopniowy, z którym żyjemy od dłuższego czasu, to go nie dostrzegamy. Wierzymy, że BacterOMIC może faktycznie skrócić czas pobytu w szpitalu i przede wszystkim – polepszyć rokowania, eliminując ryzyko powikłań.

Jutronauci 2020: świat po pandemii. Edycja specjalna

Nowa rzeczywistość nie musi być koszmarem, może być pełna szans. Nad tym będziemy zastanawiać się w tym wyjątkowym roku i zaczynamy nasz program wyjątkowo wcześnie. Do współpracy zapraszamy Jutronautów z poprzednich trzech edycji - wyjątkowe osoby z pozornie odległych od siebie światów - którzy tłumaczą przyszłość czytelnikom "Wyborczej". Zapraszamy też innych ekspertów, którzy chcą się dzielić z nami swoimi prognozami.

To już czwarta edycja programu "Jutronauci", którego partnerem strategicznym jest Sebastian Kulczyk.

Więcej o przyszłości: wyborcza.pl/jutronauci

Artykuł otwarty w ramach bezpłatnego limitu

Wypróbuj prenumeratę cyfrową Wyborczej

Nieograniczony dostęp do serwisów informacyjnych, biznesowych,
lokalnych i wszystkich magazynów Wyborczej.