NTNUs koronatest
NTNUs koronatest: Fra grunnforskning til innovasjon
NTNUs koronatest-teknologi ble utviklet i begynnelsen av pandemien. Historien om innovasjonen viser hvordan to grunnforskningsmiljø ved NTNU sammen løste en særdeles vanskelig utfordring i rekordfart.
Med utgangspunkt i kunnskap opparbeidet over år med solid grunnforskning, utviklet forskerne en ny og effektiv testmetode for covid-19 i løpet av noen uker. I tillegg til faglig dyktighet, var tverrfaglig samarbeid en viktig nøkkel for suksess.
Derfor utviklet NTNU en ny testmetode
I starten av koronapandemien våren 2020 ble det raskt stor etterspørsel etter koronatester. Disse var helt nødvendige i myndighetenes TISK-strategi (Testing, Isolering, Sporing og Karantene). Strategien var i tråd med anbefalinger fra WHO.
Etter en kort periode med intensiv koronatesting, var St. Olavs hospital i Trondheim en av aktørene i norsk helsevesen som var i ferd med å gå tom for testutstyr.
Det var særlig én flaskehals som skapte hindring for å få testet mange. Flaskehalsen var reagenser (kjemikalieløsning) for å isolere arvematerialet fra koronaviruset i prøver fra pasienter.
Allerede 21. mars 2020 kontaktet St. Olavs hospital NTNU for å høre om NTNU-forskere kunne utvikle reagenser. Professor Magnar Bjørås ved Institutt for klinisk og molekylær medisin og forskningsgruppen hans bestemte seg raskt for å prøve.
Mye av kunnskapen som de trengte hadde de selv, men for å lykkes trengte de også magnetiske partikler som kan fange RNA, virusets arvemateriale.
Førsteamanuensis Sulalit Bandyopadhyay og kolleger ved Institutt for kjemisk prosessteknologi har forsket på magnetiske nanopartikler i årevis. Nettverket til Bjørås visste om dette arbeidet og tok kontakt.
Åtte dager senere hadde de to forskningsmiljøene sammen utviklet en koronatest-teknologi som fungerte minst like bra som de kommersielle testene.
Fra laboratoriebenken til industriell produksjon
Selv om forskerne var i stand til å produsere koronatester i laboratorieskala, skulle det litt til å etablere en fabrikasjonslinje som kunne produsere tusenvis av tester i uken.
Ved Institutt for kjemisk prosessteknologi ble det etablert to laboratorier for produksjon av magnetiske nanopartikler, hvor Glassblåserverkstedet og Finmekanisk verksted ved NTNU bidro med å designe og lage spesialutstyr.
I tillegg ble det etablert et instrument-laboratorium hvor kvaliteten på partiklene ble sjekket og sikret før de sendt til Institutt for klinisk og molekylær medisin. Her ble partiklene tilsatt kjemikalieløsningen som ble produsert på laboratoriet der.
I flere måneder jobbet forskere og teknikere fra NTNU og fra St. Olavs hospital med produksjon av millionvis med tester.
NTNUs koronatest ble også eksportert til flere andre land under pandemien, som Danmark, India, Nepal og Brasil.
Etablerte innovasjonsselskapet Lybe Scientific
Lybe Scientific videreutvikler og kommersialiserer test-teknologier som kan brukes i diagnostikk av ulike typer virus – ikke bare hos mennesker, men også i fiskeoppdrett.
Prosedyren som er basert på magnetiske nanopartikler og en optimalisert ekstraksjon av nukleinsyre, er robust, pålitelig og enkel. Den gir høykvalitets nukleinsyrer i løpet av kun 14 minutter.
På grunn av enkelheten og den lave kostnaden, vil implementering av denne teknologien for å diagnostisere virusinfeksjoner være gunstig for helsevesenet i mange land.
Videreføring av akademiske forskningsaktiviteter
I tillegg til å opprette et spin-off selskap, har det vært viktig å fortsette forskningen innenfor blant annet nanopartikler.
Ved Institutt for kjemisk prosessteknologi ble det i 2021 opprettet et forskningssenter kalt Particle Engineering Center. Senteret ledes av førsteamanuensis Sulalit Bandyopadhyay, og et av forskningsområdene er nanomedisin.
Utmerkelser
Forskningsrådets innovasjonspris
I 2021 mottok professor Magnar Bjørås og førsteamanuensis Sulalit Bandyopadhyay Forskningsrådets innovasjonspris.
NTNUs ansattpris
Samme år mottok Bjørås og Bandyopadhyay NTNUs ansattpris for Nyskaping og samarbeid med næringslivet.
Fakultetets innovasjonspris
Ved Fakultet for naturvitenskap ble Sulalit Bandyopadhyays forskningsgruppe tildelt innovasjonsprisen Innovator of the year at NV 2021.
Video på YouTube med forskningsgruppen som ble tildelt innovasjonsprisen.
Postens koronafrimerke
Postens frimerkeserie Forskning, innovasjon og teknologi lanserte koronafrimerket Bionanoteknologi for covid-19-diagnostikk i samarbeid med Forskningsrådet i 2023.
Slik fungerer NTNUs koronatest
Video på YouTube som viser hvordan koroantesten fungerer.
Prøver som blir tatt fra nese og hals blandes med en kjemikalieløsning som løser opp viruset slik at virusets RNA (arvemateriale) slippes ut.
RNA-molekylet er forenklet forklart arvematerialet i koronaviruset. RNA-molekylene ligger godt beskyttet inne i viruset og er tett omslynget av andre molekyler. Den første utfordringen er altså å få «pakket ut» virusets RNA slik at den kan analyseres.
NTNU utviklet derfor en spesifikk kombinasjon av polare løsemidler, buffere, salter og andre kjemikalier for å oppnå dette uten å skade RNA-molekylet. Optimalisering av denne kombinasjonen er en del av NTNU-innovasjonen og bidrar til at man kan hente ut RNA fra en liten mengde virus.
Når RNA-molekylene er kommet ut av viruset, må de hentes ut fra løsningen slik at de kan analyseres.
Dette gjøres ved å tilsette magnetiske nanopartikler av jernoksid dekket med et spesifikt materiale med høy bindingsevne til RNA. Deretter kan de magnetiske nanopartiklene, som har koblet seg til RNA, fjernes fra resten av løsningen ved hjelp av en magnet.
RNA blir så frigjort fra nanopartiklene ved å tilsette vann.
En standard PCR-analyse vil avklare om prøven inneholder RNA fra koronaviruset.
Magnetiske nanopartikler
Institutt for klinisk og molekylær medisin
Institutt for kjemisk prosessteknologi
Avdeling for medisinsk mikrobiologi, St. Olavs hospital
NTNU Technology Transfer (TTO) og Lybe Scientific
Innovasjonen av teknologien til koronatesten ble patentert i samarbeid med NTNU Technology Transfer (TTO).
Selskapet Lybe Scientific ble etablert i 2021. Selskapet videreutvikler og kommersialiserer testteknologien.