Katrin Krõlov: pandeemia on kaasa toonud uusi lahendusi molekulaardiagnostikas

Katrin Krõlov on Tartu Ülikooli molekulaarse biotehnoloogia teadur, kes on oma teadustöös keskendunud infektsioonhaiguste kiirtestide arendamisele. Ta teeb tihedat koostööd ettevõttega Selfdiagnostics, kellega koos alustati tänavu kevadel arendustööd ka koroonaviiruse kiirtesti kallal.

Kuidas sattusid biotehnoloogia valdkonda ja mis on Sinu senise teadustöö olulisemad tulemused?

Sattusin biotehnoloogiat õppima suhteliselt juhuslikult. 2000-datel astuti selles valdkonnas suur samm edasi – sekveneeriti inimese genoom – ja seetõttu tundus biotehnoloogia olevat väga perspektiivne ja huvitav valdkond.

Otsustasin pärast pikka baasteadustöö kogemust nii Tartus kui ka Dublinis proovida rakendusteadust. Oma doktoritöö kõige tähtsamaks tulemuseks pean pärilikkusmaterjali ehk nukleiinhapete puhastamisvaba analüüsi tehnoloogiat. Tavaliselt puhastatakse nukleiinhapped bioloogilisest proovist (näiteks verest või süljest) välja ja seejärel paljundatakse mõne haigustekitaja spetsiifilisi järjestusi, et kindlaks teha nende olemasolu organismis. Selline lähenemine on praegu diagnostika kuldstandard ja tagab kõige suurema täpsuse. Näitasime enda teadusgrupiga aga seda, et nukleiinhapete amplifitseerimiseks ei ole vaja neid eelnevalt puhastada, ja sealjuures säilitasime ka mõistliku diagnostilise täpsuse.

See töö on olnud aluseks uudsete kiirtestide arendamisel, sest võimaldab märkimisväärselt aega ja raha kokku hoida. Näiteks ulatub koroonaviiruse diagnostikaturg eksperdihinnangute kohaselt 2020. aasta lõpuks üle nelja miljardi USA dollari. Seega võimaldab iga väiksem muutus, mis teeb viiruse määramise odavamaks, ilma et täpsuses kaotataks, säästa riikidel miljoneid eurosid. Just tänu sellele on nukleiinhapete puhastamisvaba analüüsi tehnoloogia saanud praeguses pandeemias eriti suurt tähelepanu.

Kuidas sai alguse nüüdseks juba ligi kaheksa aastat kestnud koostöö ettevõttega Selfdiagnostics?

Selfdiagnosticsi asutajatel oli kindel visioon luua suguhaiguste kodutest, mis tagab patsiendile nii privaatsuse kui ka kiire tulemuse.

Projekti eripäraks on see, et esmalt tehti kindlaks sihtturu vajadus ning alles seejärel hakati otsima ja kombineerima erisugust tehnoloogiat selle vajaduse täitmiseks. Selline rakendusprojekt erineb märgatavalt tehnoloogiapõhisest arendusest, mille puhul otsitakse uudsele tehnoloogiale turul rakendust. Teisisõnu lähenesime projektile turuvajadusest lähtuvalt.

Siiani pole jõutud üksmeelele selles, kumb neist kahest on õigem tee. Selge on aga, et turuvajaduse määramine ja tehnoloogia arendamine peavad rakendusprojektides käima käsikäes. Seega ei sisalda meie igapäevane töö ainult molekulaarbioloogiauuringuid, vaid ka turu- ja konkurentsianalüüse, patendiandmete otsinguid ning erinevate normide ja õigusaktide tundmist. Peame oma töös meeles pidama, et molekulaardiagnostika on rangelt reguleeritud, mistõttu jõuavad turule vaid testid, mis läbivad väga karmi kontrolli. See on oluline selleks, et tehnoloogilised lahendused vastaksid seadustele ja tagaksid meditsiinisüsteemile vajaliku kvaliteedi.

Selfdiagonisticsi suguhaiguste kiirtest, mille arendamisel Katrin olulist rolli mängis. Foto: Mare Vahtre

Praegu teed Sa Selfdiagnosticsiga koostööd koroonaviiruse kiirtesti arendamisel. Kuidas selle ideeni jõuti?

2020. aasta kevadine olukord näitas väga selget vajadust koroonaviiruse kiirtesti järele.

Selfdiagnosticsil oli kiirtesti loomise platvorm tänu varasemale suguhaiguste kiirtestile sisuliselt valmis. Seetõttu sai suhteliselt kiire arendustöö tulemusena kohandada olemasolevat tehnoloogiat koroonaviiruse kindlakstegemiseks. Olemas oli ka meeskond, kelle liikmetel oli pädevus kõikides vajalikes valdkondades (õigusnormid, intellektuaalomand, inseneriteave, molekulaarbioloogia jne) ning eelnev kogemus toodete väljatöötamisel ja registreerimisel. Seepärast oli ettevõttel võimalik kiiresti reageerida hüppeliselt kasvanud turuvajadusele. Ilma kogemuse, pädevuse, tooteportfelli ja tootmiseta ei oleks saanud nii kiiresti täiesti uut diagnostilist toodet turule tuua.

Mis on koroonaviiruse kiirtesti tööpõhimõte ja kui kaugel selle arendamisega ollakse?

Platvorm põhineb nukleiinhapete isotermilisel amplifikatsioonil ehk viiruse RNA olemasolu kindlakstegemisel püsiva temperatuuri juures. Tavaliselt kasutatakse selleks viiruse RNA lõikude paljundamist etappide kaupa eri temperatuuril (polümeraasi ahelreaktsiooni ehk PCR‑iga), millele eelneb nukleiinhapete puhastamine proovist. Kogu protseduur on suhteliselt ajamahukas ja kallis ning vajab üldjuhul professionaalset laboripersonali ja aparatuuri. Uus test  on ennekõike kiire ja taskukohane alternatiiv.

Meie eesmärk on luua selle aasta lõpuks professionaalseks kasutuseks mõeldud toote versioon. Esialgu on test komplekti kujul ja vajab lihtsamast laborivarustusest termostaati. Edaspidi saame muuta testi ühekorraseadmeks. Sisuliselt kohandame praegust suguhaiguste kiirtesti uue tehnoloogilise lahendusega, mis kiirendab tootearendust märgatavalt.

Uus vs vana: koroonaviiruse kiireks määramiseks luuakse tehnoloogiline lahendus, mis integreeritakse praeguse lahenduse sisse. Foto: Mare Vahtre

Kui tähtis on koroonaviiruse kiirtest ühiskonnale?

Eestis on erakordselt hästi toimiv keskne laboritestimissüsteem. Asjaolu, et saame koroonaviiruse testi tulemused teada ööpäeva jooksul, on Euroopa ja ka USA mõistes erakordne. Sellele vaatamata on testimissüsteem veel võrdlemisi kallis.

Kiirtesti eesmärk on saada usaldusväärne diagnostiline tulemus patsiendi juuresolekul. Test peab olema piisavalt kiire ja lihtne, et seda saaks teha näiteks arstikabinetis või apteegis ka minimaalse väljaõppe saanud meditsiinitöötaja. See kiirendab viirussesse nakatunud inimeste tuvastamist ja õigeaegset isoleerimist. Kahtluse korral saab inimene testitulemuse teada lausa 30 minuti jooksul.

Lisaks kiirusele, lihtsusele ja kulude kokkuhoiule on kiirtesti puhul väga oluline ka patsiendikesksus. Praegu kasutatakse koroonaviiruse tuvastamiseks ninaneelukaape proove, mis on ebameeldiv ja võib olla isegi valulik. Üks meie arenduseesmärke on võtta kasutusele mitteinvasiivsed ja soovitavalt ka patsiendi enda võetavad proovid.

Kiirtesti mõte ei ole asendada keskset testimist, vaid toetada seda ja muuta see tõhusamaks. Näiteks lennukiga reisides ei ole just palju abi sellest, kui mõni päev hiljem teatatakse, et pardal viibis koroonapositiivne inimene. Küll aga saaks teha enne lennukile minekut kiirtesti, mis võimaldaks nakkusohtlikke inimesi tuvastada ja isoleerida juba enne pardale jõudmist.

Meie kaugem plaan on jõuda kodutestide turule. Selle järele on väga selge vajadus ja selleks on tegelikult olemas ka tehnoloogiline võimekus. Kodustes tingimustes võiks saada testida nii koroonaviirust kui ka teisi viirushaigusi. Ehkki näeme, et ühiskond ei ole selleks veel päris valmis, teame ajaloost, et ka rasedustest ja hiljuti kodukasutajani jõudnud HIV-test olid omal ajal mõeldamatud, tänapäeval on need aga igapäevases kasutuses.

Kuidas mõjutas koroonaviirus tehnoloogia arengut molekulaardiagnostika valdkonnas?

Nagu öeldakse, leidub igas halvas midagi head. Minu arvates on koroonaviiruse epideemia toonud endaga viimase poole aasta jooksul kaasa palju uusi ja huvitavaid lahendusi molekulaardiagnostikas. Kui näiteks nukleiinhapete amplifitseerimine otse proovimaterjalist (mida kasutame ka koroonaviiruse kiirtestis) oli veel viis aastat tagasi väga murranguline, siis praegu on USA Toidu- ja Ravimiamet heaks kiitnud mitu analoogset lahendust.

Molekulaardiagnostika tihe seos meditsiinisüsteemiga teeb selle valdkonna väga konservatiivseks ja muutused ei ole lihtsad. Pandeemia võimaldab aga teha otsuseid, mis tavaolukorras oleksid täiesti vastuvõetamatud. Oleme molekulaardiagnostika tohutu arengu tunnistajateks.

Näiteks tingis proovivõtuvahendite nappus selle, et osades haiglates hakati patsientidelt koguma hoopis süljeproove. Topsi sülitamine on märksa taskukohasem ja kättesaadavam kui ninaneelukaabe. See avas täiesti uue maailma diagnostikas – invasiivse ja kalli proovivõtmise asemel oli võimalik kasutusele võtta midagi palju lihtsamat ja odavamat.

• Katrin Krõlov on lõpetanud Tartu Ülikooli biomeditsiinitehnoloogia doktoriõppe tööga “Nukleiinhapete amplifikatsioonil põhinev diagnostika otse kliinilistest proovidest Chlamydia trachomatis detektsiooni näitel uriini proovist” ning täiendanud end ettevõtluse ning tehnoloogia juhtimise magistriõppes.
• Katrin on üks SelfDiagnosticsi suguhaiguste kiirtesti arendajatest.  
• Kevadel eraldati Tartu Ülikooli ja SelfDiagnosticsi koostööprojektile koroonaviiruse kiirtesti arendamiseks Euroopa Liidu innovatsiooni ja tehnoloogia konsortsiumi EIT Health tootearenduse grant.

Intervjueeris Tartu Ülikooli tehnoloogiainstituudi turundus- ja kommunikatsioonispetsialist Mare Vahtre.