Denne maskinen, en såkalt sekvensator, kan erstatte dyre og trege spesiallaboratorier. Resultatet er raskere og mer presise svar på vevsprøver.  (Foto: Atle Abelsen)
Denne maskinen, en såkalt sekvensator, kan erstatte dyre og trege spesiallaboratorier. Resultatet er raskere og mer presise svar på vevsprøver. (Foto: Atle Abelsen)

Denne maskinen skal sørge for raskere kreftsvar

Snart kan du få kreftsvaret fra legen i løpet av et par dager. Du kan også få skreddersydd behandling med færre bivirkninger.

Publisert

Serie om nanomedisin

Norsk nanomedisinsk forskning bidrar til å gjøre behandlingen og hverdagen for en del pasientgrupper enklere og bedre.

Forskning.no vil i en mini-serie belyse på hvilke områder der denne forskningen står sterkt i Norge.

Her er tidligere artikler i serien: 

Denne maskinen skal sørge for raskere kreftsvar (16. oktober 2015)

Ugelstadkuler

Ugelstad-kuler, også omtalt i bestemt form som ugelstadkulene, er bittesmå, nøyaktige like store plastkuler som er biomagnetiske. Disse kan brukes for å modellere fysiske prosesser, for eksempel i bioteknologi når en skal skille ut biologisk materiale. 

Ugelstad-kuler har fått stor anvendelse i medisin, blant annet som kontrastvæske, til isolering av celler, DNA og mRNA samt til måling av proteiner.

Ugelstadkulene er oppkalt etter den norske sivilingeniøren John Ugelstad (1921–1997) som oppfant dem ved Sintef i Trondheim på 1970-tallet.

Kulene har blitt produsert av det norske bioteknologiselskapet Dynal Biotech.

Kilde: Wikipedia

Mange har kjent på den lammende følelsen av frykt for kreft og uvisshet mens de har gått og ventet på svar på en vevsprøve. Ventetiden kan ta flere dager, og du får ikke alltid et klart svar.

En gruppe forskere er i ferd med å utvikle en teknologi som gjør det mulig å korte ned ventetiden fra uker til et par dager. Dette vil også legge grunnlaget for både en nøyaktigere diagnose og en mer effektiv behandling av blant annet kreft.

Prosjektleder Geir Fonnum (t.v) med mikrobrikken fra Ion Torrent, og forskningssjef Erlend Ragnhildstveit hos Life Technologies på Lillestrøm. Selskapet forsker på ugelstadkulenes egenskaper for å tilpasse dem til mikrobrikken, som vil gjøre DNA-prøver mye raskere og billigere.  (Foto: Foto: Atle Abelsen)
Prosjektleder Geir Fonnum (t.v) med mikrobrikken fra Ion Torrent, og forskningssjef Erlend Ragnhildstveit hos Life Technologies på Lillestrøm. Selskapet forsker på ugelstadkulenes egenskaper for å tilpasse dem til mikrobrikken, som vil gjøre DNA-prøver mye raskere og billigere. (Foto: Foto: Atle Abelsen)

Forskerne jobber i en bedrift som produserer mikroskopiske plastkuler, såkalte ugelstadkuler (se faktaboks), en av de største kjemiske, norske oppfinnelsene i det forrige århundret. Ved hjelp av plastkulene og et nytt, amerikansk spesialinstrument, skal sykehusene selv kunne undersøke DNA fra vevsprøver i stedet for å sende dem til et dyrt spesiallaboratorium.

Legene og pasientene får ikke bare et raskt og presist svar. Legene får også et veldig godt grunnlag for å bestemme hva slags krefttype det er snakk om og å skreddersy behandlingen. Det er ikke bare kreft som kan undersøkes på denne måten. Legene kan også bruke instrumentet for å finne ut nøyaktig hva slags bakterier som forårsaker en betennelse eller en sykdom.

Skreddersydd behandling

– Vi tror at prisen på et slikt instrument kan presses ned i noen titusen dollar, sier prosjektleder og sjefforsker Geir Fonnum hos Life Technologies på Lillestrøm.

Og dermed har det blitt så rimelig at det blir tilgjengelig også for små sykehus og andre mindre organisasjoner med begrensede budsjetter.

Med det nye instrumentet kan et sykehus bearbeide DNA fra samme prøve hundrevis av ganger i løpet av et par timer. Når legene har mange resultater fra samme prøve, vil kreftcellenes DNA etter hvert skille seg ut som avvik fra det friske DNA-et. På den måten kan de i løpet av en dag eller to konstatere nøyaktig hva slags kreftvariant det er snakk om. Dermed får de grunnlag for å skreddersy behandlingen til pasientens tilstand.

– En så nøyaktig DNA-prøve av kreftcellene, eller i andre tilfeller bakterier og virus, er også et godt grunnlag for dem som utvikler medisiner og annen terapi mot kreft og andre sykdommer. Våre eiere, den internasjonale utstyrsprodusenten Thermo Fisher, samarbeider med flere slike produsenter, forteller Fonnum.

Hovedoppgaven til forskerne er å skreddersy plastkulene til dette formålet. Plastkulene passer som hånd i hanske til mikrobrikken i instrumentet. Denne brikken er utviklet og produsert av en amerikansk søsterbedrift, Ion Torrent.

Hundredel av et hårstrå

Forskningssjef Erlend Ragnhildstveit hos Life Technologies forteller at nest etter mikrobrikken i instrumentet, er ugelstadkulen den viktigste faktoren i prosessen. Disse plastkulene er i dette tilfellet ned mot en mikron i størrelse. Det er omtrent en hundredel av tykkelsen på et hårstrå. Da blir de så små at de oppfører seg nærmest som en væske.

Enkelt fortalt virker instrumentet og prosessen på denne måten: Vevsprøvene fra pasienten løses opp, og DNA-ets bestanddeler fester seg til hver enkelt plastkule. På mikrobrikken i instrumentet sitter det millioner av små fordypninger tett i tett, akkurat som lysfølsomme punkter på en bildesensor i et digitalkamera.

Kulene, med bestanddelene fra DNA-et, skal så passe nøyaktig ned i fordypningene. Hver enkelt fordypning er en kjemisk sensor som forteller hva slags bestanddeler av DNA-et som sitter festet på plastkulen. På samme måte som antallet bildepunkter på sensorbrikken i et digitalkamera avgjør detaljrikdommen og skarpheten på et bilde, vil millioner av fordypninger her gi en høy oppløsning på DNA-prøven.

Slik sekvenseres DNA-et: 

Øker antallet

Den amerikanske produsenten av instrumentet jobber kontinuerlig med å presse enda flere fordypninger inn på mikrobrikken, såkalte brønner. Dermed vil nøyaktigheten på målingene øke. Den første versjonen av instrumentet hadde rundt 1,5 millioner slike brønner. I versjonen som nå er på markedet, kan man variere antallet opptil 165 millioner.

– Målet på sikt er å presse teknologien til rundt 660 millioner brønner. Det er en foreløpig fysisk grense, sier Ragnhildstveit. Da blir de under en mikron i bredde og forholdet mellom overflaten i brønnene og volumet blir så lite at det nærmer seg en grense for akseptabel signalstøy.

Flere bruksområder

Geir Fonnum forteller at teknologien de er med på å utvikle vil ha langt bredere bruksområde enn kun som grunnlag for å diagnostisere sykdommer og legge grunnlaget for utviklingen av enda mer effektive medisiner.

– Vi ser for oss at for eksempel artsbestemmelse kan bli mye mer presis med en slik sekvensator. I det hele tatt, på alle områder der DNA-sekvensering benyttes som verktøy, vil dette instrumentet representere en stor forbedring i arbeidsmetodene, sier han.

Les mer om teknologien her