INN:Medycyna

Ci Polacy dniem i nocą badają koronawirusa. Mają coś, czego nie mają inni

Naukowcy z genXone na co dzień wykonują różnego rodzaju testy genetyczne, nie tylko na koronawirusa. Fot. Maciej Stanik

Pojawienie się w Polsce wirusa SARS-CoV-2 sprawiło, że laboratoria wykonujące badania genetyczne praktycznie z dnia na dzień przestawiły się na przetwarzanie testów. Wielkopolska firma genXone nie jest tutaj wyjątkiem. Mają jednak coś, co odróżnia ich od innych: technologię pozwalającą szybko odczytać pełną sekwencję genomu wirusa. Dzięki niej dowiemy się bardzo dokładnie, skąd koronawirus do nas przybył – i w jaki sposób mutuje.

Śledząc koronawirusa

Wirusy zmiennymi są. Owszem, twierdzenie to nie dotyczy wszystkich z nich – ale wystarczająco dużo sprawia nam z tego tytułu spore problemy. Wystarczy wspomnieć wirusa grypy, przez którego zmienność wciąż nie mamy na tę chorobę ogólnej szczepionki, a na rynek co roku trafia nowa szczepionka, dająca ochronę jedynie przed głównymi szczepami panującymi w danym sezonie.
Wirus powodujący COVID-19 nie dorównuje co prawda tempem mutacji wirusowi grypy, ale zdecydowanie nie stoi w miejscu. Zaledwie przed kilkoma dniami naukowcy z Wielkiej Brytanii i USA ostrzegali, że najbardziej rozpowszechniony w tym momencie na świecie szczep SARS-CoV-2 jest znacznie bardziej zakaźny od wirusa, który pierwotnie zaatakował Wuhan.

Fot. Maciej Stanik

Z punktu widzenia polityki zdrowotnej jest więc niezwykle istotne, aby wiedzieć dokładnie, z jakim wirusem mamy do czynienia – a w szerszym kontekście ważne jest również posiadanie dokładnych i aktualnych informacji z innych krajów.
– Rodzaje mutacji, tempo i częstotliwość ich występowania pozwalają na prześledzenie zmian i naszkicowanie "drogi" rozchodzenia się wirusa po świecie – tłumaczy w rozmowie z INNPoland.pl dr Grzegorz Nowicki z genXone. – Możemy w ten sposób określić na przykład w jaki sposób następował przepływ pomiędzy krajami, tzn. czy szczep występujący w Polsce przywędrował z Niemiec, Włoch, czy może bezpośrednio z Chin?
Tak się składa, że genXone jest w idealnej sytuacji, aby takich informacji nam dostarczyć. I właśnie nad tym pracuje.

Fot. Maciej Stanik

Polska mapa koronawirusa

Podobnie jak inne polskie laboratoria na co dzień oferujące wykonywanie badań genetycznych, po dotarciu do Polski COVID-19 firma z miejscowości Suchy Las pod Poznaniem przestawiła się na wykonywanie testów na koronawirusa. Stopniowo zwiększając moce przerobowe, genXone dotarło do momentu, w którym jest w stanie badać około 500 próbek dziennie, a przed siedzibą firmy stanął specjalny mobilny pawilon, w którym spływające z całego kraju próbki są badane przez 24 godziny na dobę.
Rzecz jasna, w części z przebadanych próbek znajduje się materiał genetyczny koronawirusa – a to podsunęło naukowcom bardzo konkretny pomysł na badania. Skoro dysponują biblioteką próbek pochodzących prawie z każdego regionu Polski, to może warto sprawdzić, które dokładnie typy wirusa grasują po naszym kraju?

Fot. Maciej Stanik

– Mamy możliwość stworzenia najpełniejszej dotychczas mapy potencjalnej bioróżnorodności COVID-a. Już niedługo udostępnimy od 50 do 100 w pełni zsekwencjonowanych genomów koronawirusa; największa baza zawiera obecnie jedynie ok. 50 rekordów z naszego kraju – opowiada dr Nowicki. – My sami przede wszystkim chcemy zobaczyć czy początkowa faza epidemii w Polsce jest związana, z tym samym szczepem, który obserwujemy teraz – dodaje.

Rewolucyjna technologia

Co jednak sprawia, że naukowcy spod Poznania będą w stanie podwoić liczbę odczytanych w Polsce wirusów? Otóż genXone korzysta z innowacyjnej metody odczytywania genomu: sekwencjonowania nanoporowego. Mowa tutaj o technologii opracowywanej od roku 2005 i skomercjalizowanej w 2015 roku przez brytyjską firmą Oxford Nanoporore Technologies. GenXone jest od 2017 r. jedynym w Polsce laboratorium posiadającym pełną certyfikację do wykorzystywania tej techniki komercyjnie.
– Sekwencjonowanie nanoporowe jest trochę odmienne od tego, co dostępne było na rynku do tej pory: to metoda całkowicie zautomatyzowana, wykorzystująca uczenie maszynowe – tłumaczy dr Nowicki.
Jak to funkcjonuje? Kwasy nukleinowe (DNA lub RNA), które chcemy odczytać, zbudowane są z małych cegiełek, nazywanych nukleotydami. Najpierw nukleotydy poddawane są wstępnej obróbce prowadzącej do dołączenia tzw. białka motorycznego. Nici kwasów nukleinowych są następnie przepuszczane przez "pory" – czyli niewielkie otwory w syntetycznej membranie – a ich ruch kontrolowany jest właśnie przez białko motoryczne.
Przechodząc przez otwór, kwasy nukleinowe zmieniają potencjał elektryczny po dwóch stronach membrany. Jako że każdy nukleotyd powoduje innego rodzaju zaburzenie strumienia elektrycznego, możemy w ten sposób łatwo rozpoznać odpowiedni nukleotyd – odczytując w ten sposób cały genom koronawirusa nawet w ciągu niespełna 100 sekund.

Źródło wiedzy o wirusach

To właśnie w strukturze i sekwencji kwasu nukleinowego zapisane jest wszystko, co sprawia, że wirus SARS-CoV-2 jest wirusem powodującym chorobę COVID-19 w takiej, a nie innej formie.

– Sekwencjonować możemy każdy materiał genetyczny, ważne jest jednak, aby zastosować metodę odpowiednią dla naszych potrzeb. Sekwencjonowanie nanoporowe najlepiej sprawdza się wtedy, kiedy informacja o genomie danego organizmu nie jest znana albo skąpa, a naszym zadaniem jest ustalenie pełnej sekwencji tego genomu – tłumaczy dr Grzegorz Nowicki.
Jak dodaje, możliwość odczytania całego genomu przez długi czas była świętym Graalem genetyki: – Mieliśmy krótkie odczyty o świetnej jakości, ciągle jednak brakowało możliwości sklejenia tych kawałków w jedną część, w jeden znaczący obraz. Można powiedzieć, że mieliśmy wiele puzzli, które były rozsypane na dużym stole. Dzisiaj, dzięki sekwencjonowaniu nanoporowemu, wiemy jak te puzzle połączyć – a to pozwala nam np. szybko poznawać nowe szczepy groźnych wirusów – podsumowuje dr Nowicki.

Katarzyna Florencka
Maciej Stanik

share222




Autorzy artykułu:

Katarzyna Florencka