DTU: Derfor giver det mening at fragte covid-19-prøver til Köln for at spare tid

Den sydafrikanske variant af covid-19 har ulmet og er nu gået i udbrud, men der går stadig en uge, før Statens Serum Institut (SSI) kan afgøre, om en positiv prøve indeholder den sydafrikanske variant. Så private testudbydere byder sig til med test, der kan give samme svar på få timer. Og så er der Danmarks Tekniske Universitet (DTU), der af SSI har fået godkendt en metode, der kræver, at prøver bliver kørt til Köln for at få svar inden for to dage. Tidsmæssigt kan metoden ikke konkurrere med de private test, men metoden har andre fordele og kan blandt andet bruges i egne af verden, hvor der ikke er penge til private test.

Tue Sparholt Jørgensen, postdoc på DTU Biosustain, ville for to måneder aldrig kunne finde på at bruge Sanger-sekventering til noget som helst. Nu bruger DTU den primitive teknik til at spore farlige varianter af covid-19 – For eksempel den sydafrikanske variant, som der er et udbrud af i Nordvest. Fold sammen
Læs mere
Foto: Jonathan Filskov

Og så kom det første udbrud af den sydafrikanske variant. Den som er lige så smitsom den britiske, og som har undvigelsesmekanismer imod antistoffer, hvilket giver især Astra/Zeneca-vaccinen så store problemer, at Sydafrika er holdt helt op med at bruge den.

Den sydafrikanske variant er her. Den er vokset frem uden for myndighedernes søgelys, og det hænger måske sammen med, at det tager Statens Seruminstitut en uge at finde ud af, om en positiv test indeholder en af de farlige varianter med såkaldt helgenomsekventering.

Private testudbydere kan via såkaldt q-pcr give svar inden for timer, men der findes også andre metoder.

Udviklingschef ved Center for Diagnostik på Danmarks Tekniske Universitet (DTU), Helene Larsen, har et par ting, hun gerne vil have på plads. Berlingske kunne søndag fortælle, at positive covid-19-prøver bliver fragtet til Köln i Tyskland, hvor de bliver analyseret med den ældste teknik til sekventering af dna, der findes, nemlig Sanger-sekventering.

Det sker for at få hurtigere svar på, om der er farlige varianter af covid-19 i de positive test, end Statens Serum Institut (SSI) og Aalborg Universitet kan give ved at sekventere hele virussens genom. Det tager en uge. DTUs metode tager – inklusive transport til Köln – en til to dage.

At det skulle være en god metode, kom bag på Niels Høiby, overlæge og professor i klinisk mikrobiologi ved Panum Instituttet, som kaldte det »hul i hovedet«, når test fra private firmaer kan give samme svar på få timer.

Også Peter Kamp Busk, lektor i medicinalbiologi og ekspert i pcr-test ved Roskilde Universitet, undrede sig.

»Især fordi for eksempel PentaBase i Odense kan lave fuld pcr på et par timer. Det her krumspring giver ikke mening, hvis man rent faktisk gerne vil fange for eksempel den sydafrikanske variant hurtigt,« sagde han.

Men metoden er udviklet mellem de mange møder, som DTU holder med SSI, regioner og hospitaler, og den lever fuldt ud op til de krav til både kvalitet og svarfrister, som er blevet diskuteret på møderne.

Holder officielle tidsfrister

»SSI har godkendt det, og det er selvfølgelig godkendt, fordi det er en simpel, elegant og relativ hurtig løsning, der lever op til kravene,« siger DTUs Helene Larsen.

Det kan godt være, at der findes private test, som er hurtigere, og det kan godt være, at SSI selv udvikler på en test, som bliver hurtigere, og det kan godt være, at Sanger-sekventering hos Eurofins i Köln mest er tænkt som en midlertidig løsning, men den midlertidige løsning er faktisk så god, at det slet ikke er sikkert, at den behøver at være midlertidig, forklarer Helene Larsen.

»Der er fordele og ulemper ved alle test, og det synes jeg, vi skal diskutere. Vi er faktisk på vej med et preprint, som forklarer, hvorfor vores løsning har en lang række fordele, som vil kunne bruges i hele verden,« siger hun.

Ved at præparere materiale fra positive covid-19-test og køre det til Köln, hvor det bliver Sanger-sekventeret, kan DTU på en til to dage give svar på, om prøverne indeholder en af de farlige virusvarianter. Private firmaer som Eurofins og PentaBase kan med såkaldte q-pcr-test levere samme svar på timer, og Novozymes tester lige nu en løsning, der kan give svar på en halv time.

Men, mener Helene Larsen, spørgsmålet er, om det er nødvendigt.

Udviklingschef ved Center for Diagnostik på DTU, Helene Larsen. Fold sammen
Læs mere
Foto: Joachim Rode/PR.

»Vi holder os jo inden for det vindue, som er kritisk, og det er de fire dage, hvor man har folk i selvisolation, som jo i øvrigt nu er øget til seks dage. Så på den måde kommer informationerne jo ud rettidigt,« siger Helene Larsen, hvorefter hun understreger, at selvom Sanger-sekventering ikke er den mest moderne teknik, så er den utrolig præcis.

»PentaBases pcr er for eksempel vurderet op imod vores Sanger-sekventering, og det er jo fordi, man gerne vil have det evalueret op mod en gold standard, og det må man sige, at sekventering er i forhold til pcr, når man taler om mutationsanalyse,« siger hun.

»Og der var i øvrigt fuld overensstemmelse,« siger hun så.

PentaBases pcr levede altså op til gold standard, og Helene Larsen mener, at det vil være til gavn for alle, at der bliver udviklet forskellige former for test, som har forskellige fordele. Og der er mange fordele ved Sanger-sekventering, understreger hun.

Har ikke vigtig mutation med

Sanger-sekventering er en forholdsvis primitiv metode, som kun kan analysere 1.000 baser ad gangen. Covid-19 indeholder 30.000 baser, og der er over 1.000 baser imellem nogle af de mutationer, som de farlige varianter indeholder, og dertil kommer, at der i hver ende af en Sanger-sekvens vil være et stykke, som ikke kan bruges. Så reelt kan Sanger-sekventering kun sige noget om et område på cirka 800 baser af virussens genom.

For eksempel er eksperter verden over meget optagede af mutationer i deletion 69-70, fordi en mutation her har vist sig at give virus undvigelsesmekanismer over for antistoffer, og samtidig retter interessen sig for mutationer omkring covid-19s spike, der er det område af virus, som binder til menneskelige celler, da disse mutationer kan gøre virussen mere smitsom. Og DTUs metode kan ikke undersøge begge dele.

»Vi har ikke deletion 69-70 med,« forklarer Tue Sparholt Jørgensen, som er postdoc på DTU Biosustain og den forsker, der har udviklet metoden, men det er heller ikke nødvendigt.

Forklaringen er en smule teknisk, og Tue Sparholt Jørgensen kan på en måde godt forstå, at det er kontraintuitivt, at en meget simpel metode kan løse komplicerede problemer, men det kan den.

Tue Sparholt Jørgensen, postdoc på DTU Biosustain

»Jeg forstår godt, at rygmarvsreaktionen er skeptisk. For to måneder siden ville jeg slet ikke overveje at bruge Sanger-sekventering til noget som helst.«


Inden Sanger-sekventering blev valgt, var der mange diskussioner om alternativerne i det lille team, som endte med at få den nuværende ordning op at stå på en weekend.

»Vi overvejede blandt andet Illumina-sekventering, men forberedelsen af prøverne inden selve sekventeringen ville være meget mere besværlig og ufleksibel, og dertil kommer sekventeringen, som alene ville tage længere tid, end det tager at flyve prøverne til Köln, sekventere dem og analysere resultatet. Nanopore-sekventering arbejder jeg med til daglig, men igen ville forberedelsen af prøver inden sekventering blive meget besværlig,« forklarer Tue Sparholt Jørgensen.

Da først DTUs team fik set nærmere på mulighederne i Sanger-sekventering, gik det stærkt. DTUs nuværende løsning blev sat i værk på en weekend.

»Jeg tror aldrig, at vores metode ville vinde en konkurrence imod q-pcr-test, hvis det eneste parameter er tid, og der ikke kommer nye varianter, men det er heller ikke meningen. Da vi gik i gang med at udvikle vores protokol, gik vi bevidst efter metoder, som ville virke, hvis andres løsninger af den ene eller anden årsag skulle løbe ind i problemer, så derfor er vi for eksempel bevidst gået i en anden retning end det, som SSI udvikler på,« siger han.

»Det ærgrer mig, at kritikere af metoden ikke har sat sig ind i, hvad vi rent faktisk gør, men jeg forstår godt, at rygmarvsreaktionen er skeptisk. For to måneder siden ville jeg slet ikke overveje at bruge Sanger-sekventering til noget som helst,« siger han.

»Men efterhånden som jeg fik set nærmere på det, kunne jeg se, at her giver det faktisk rigtig god mening,« fortæller han, og så sender han en grafik fra en videnskabelig artikel, som blev offentliggjort som et såkaldt preprint 14. februar.

Foto: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.02.14.21251704v1.

Den videnskabelige rapport handler egentlig om noget helt andet, men grafikken viser, hvad DTU selv opdagede i januar, og det er næsten smukt i sin simplicitet:

Hvis man udelukkende ser på de mutationer, som definerer de farlige virusvarianters egenskaber – for eksempel øget smitsomhed og undvigelsesmekanismer over for antistoffer – så er DTUs nuværende metode med Sanger-sekventering ikke tilstrækkelig.

Men hvis man i stedet koncentrerer sig om, hvor få mutationer man behøver at se på for at kunne identificere og skelne de farlige varianter fra hinanden, så kan man nøjes med at se på et biologisk vigtigt område på omkring 300 baser.

»Jeg vil ikke sige, at det er et heldigt tilfælde, for vi bruger det område, hvor virus binder til menneskecellen, og det er et hotspot for biologisk vigtige mutationer. Det viser sig, at vi ved at se på et forholdsvis lille område kan identificere og skelne de farlige varianter fra hinanden,« siger Tue Sparholt Jørgensen.

Kan bruges overalt

Det er der perspektiver i. I DTUs setup, hvor prøver skal fragtes til Köln, går der en til to dage, før svaret kommer, men reelt tager selve Sanger-sekventeringen af det relevante område i genomet blot 90 minutter. Og der står Sanger-sekventeringsmaskiner rigtigt mange steder på institutter og hospitaler i Danmark. I princippet kunne metoden bruges overalt og på alle Danmarks prøver.

»Men det er noget billigere at få det gjort hos Eurofins i Köln. De har et supereffektivt setup. På hospitalerne vil det tage tid at optimere,« siger Tue Sparholt Jørgensen.

Ifølge Helene Larsen koster det i omegnen af 20 kroner pr. prøve at bruge Eurofins i Köln, imens det vil være noget dyrere at bruge dansk laboratoriepersonale på danske hospitaler og universiteter, hvor der står Sanger-udstyr.

»Og i vores aftale med Eurofins er kapaciteten på 1.500 prøver om dagen, og det er kun en lille del af deres kapacitet, så i princippet kunne vi analysere samtlige danske positive prøver på den måde,« siger hun.

Hvorfor gør man så ikke det? Hvis man ikke vil bruge de private test, så er jeres metode jo stadig hurtigere end helgenomsekventering.
»Det er jeg ikke den rette til at svare på. Vi har delt vores protokol med regioner, hospitaler og SSI, så alle kan bruge den,« siger Helene Larsen, som tilføjer, at hun ved, at flere hospitaler benytter sig af private testfirmaer som PentaBase og Eurofins, der leverer hurtige pcr-test, der dog er noget dyrere.

Men bortset fra det, kan testen laves overalt, hvor der står udstyr til Sanger-sekventering, og det betyder, at man i fattige egne af verden ret hurtigt vil kunne sætte testsystemet op.

Stadig forsinkelse på data

En anden årsag til, at flere ikke har taget metoden til sig, kan være, at transporten til Köln tager tid, og tid er afgørende for smitteopsporing. Det siger Styrelsen for Patientsikkerhed, og Det Europæiske Center for Forebyggelse af og Kontrol med Sygdomme (ECDC) har siden januar skrevet i deres risikovurderinger, at EU-lande skal bestræbe sig på at komme så tæt på realtime-overvågning af de farlige varianter.

»Realtime-overvågning af virusvarianter er nøglen til at udvikle offentlige sundhedsindgreb for at reducere effekten af den potentielt øgede smitte i befolkningen,« skrev ECDC for eksempel 21. januar i sin risikovurdering af de nye farlige virusvarianter, og en til to dages svartid er ikke realtime.

Hvorfor ikke få forsinkelsen så langt ned som muligt?
»Vi overholder som sagt de svarfrister, som har været gennemgående på alle de møder, jeg har deltaget i, og det handler om fire dage,« siger Helene Larsen.

Styrelsen for Patientsikkerhed skrev i januar i en mail til Berlingske, at det ville være en enorm fordel at få svar på virusvarianter samtidig med svaret på, om en covid-19-prøve er positiv eller negativ:

»Det ville være et stærkt redskab for smitteopsporingen, hvis det blev muligt at få data om specifikke varianter samtidig med, at vi får besked om et positivt prøvesvar. Det ville gøre processen mere effektiv og mindre ressourcekrævende for både den smittede og os. På Færøerne, hvor Styrelsen for Patientsikkerhed varetager landslægefunktionen, har vi eksempelvis en anden procedure, hvor man kan få en indikation for særlige varianter inden for tre timer efter positivt prøvesvar.«

Det gør vel alt andet lige q-pcr-testene mere velegnede?
»Der er fordele og ulemper ved alle test. Problemet med pcr er, at den ikke er lige så agil. Det er en fordel, at den er hurtig, men når der kommer nye mutationer, hvilket der gør hele tiden, så skal du ud og redesigne din assey, og så skal du validere det og optimere det igen,« siger Helene Larsen.

Men man skal vel også ændre i jeres metode, hvis der kommer nye mutationer til?
»Med vores protokol går du ud og flytter det område, der analyseres, og så indkøber du en lille dims, der hedder en primer, til ingen penge, og så flytter du området. Og jeg kan fortælle, at vi faktisk fanger 14-16 mutationer, som vi ikke melder ud. Så ja, pcr giver hurtigere svar, men det tager længere tid at lave om, når man skal finde nye mutationer,« siger Helene Larsen.

»Og jeg vil faktisk gerne vide lidt mere om begrundelserne for, hvorfor det skulle gøre så stor forskel, om svaret kommer efter et par timer eller på en til to dage. Den smittede skal jo gå i isolation uanset hvad,« siger Helene Larsen.

»Den eneste grund, jeg kan komme i tanke om, skulle være, hvis den smittede så var mindre sjusket med sin selvisolering og tog det mere alvorligt.«

Det er vel heller ikke utænkeligt?
»Hvis det er tilfældet, så vil jeg gerne se det belyst. På alle de møder, jeg har deltaget i, har vi talt om en svarfrist på fire dage,« siger hun.

DTUs protokol er udviklet i samarbejde med DTU Biosustain, DTU Health Tech og Novo Nordisk og med erfaringer fra SSI og AAU. Selvom den er udviklet til brug i Danmark, er DTU i dialog med en lang række lande, som er interesserede i billig og forholdsvis hurtig identifikation af de farlige varianter.

Professor og overlæge Niels Høiby holder i øvrigt fast i, at det ville være noget smartere at bruge Eurofins hurtige test i Danmark i stedet for at fragte test til et laboratorium drevet af Eurofins i Köln.

»Det er en molbohistorie. Man skal vælge den hurtigste løsning, og så burde man bruge de hurtige test i Danmark,« siger han.

Det samme gælder lektor og pcr-ekspert ved Roskilde Universitet, Peter Kamp Busk. Han mener stadig, at det er et underligt krumspring.

»Tid er enormt vigtig. Hvis man kan detektere de farlige varianter med pcr på et par timer, så kan jeg ikke se argumentet for at sende prøver til Sanger-sekventering i Tyskland. Hvis man skal have styr på den sydafrikanske variant, som vi er meget bange for, så vil man have det at vide med det samme. Det er jo kun halvdelen, der går i isolation, så når vi har en kritisk variant, så skal vi hurtigt have ekstra godt styr på de smittede,« siger Peter Kamp Busk.