NTNUs koronatest: Fra grunnforskning til innovasjon

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.

En mindre forskergruppe i hvite frakker i laboratorium, og en større forskergruppe sett ovenfra i nøytrale omgivelser. To bilder i montasje.
Forskere fra Institutt for klinisk og molekylær medisin og Institutt for kjemisk prosessteknologi. Foto: Geir Mogen/NTNU

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

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. De tradisjonelle leverandørene klarte ikke å levere nok.

Allerede 21. mars 2020 kontaktet St. Olavs hospital NTNU for å høre om NTNU-forskere kunne utvikle reagenser for å isolere arvemateriale fra virus. Professor Magnar Bjørås ved Institutt for klinisk og molekylær medisin og forskningsgruppen hans bestemte seg raskt for å prøve å utvikle noe som kunne benyttes for å sikre testkapasiteten. 

Mye av kunnskapen som de trengte hadde de selv, men for å lykkes trengte de også magnetiske partikler som kan fange RNA, virusets arvemateriale.
Postdoktor 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.  
Helsedirektoratet ga dermed NTNU i oppdrag å produsere og forsyne det norske helsevesenet med koronatester. 

Helsedirektoratet ga dermed NTNU i oppdrag å produsere og forsyne det norske helsevesenet med koronatester. 

Fra laboratoriebenken til industriell produksjon

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.  

Forskere i hvite frakker i laboratorium, og nærbilde av forsker som undersøker en substans i reagensrør. Montasje av to bilder.
Forskere fra Institutt for kjemisk prosessteknologi. Førsteamanuensis Sulalit Bandyopadhyay til høyre. Foto: Geir Mogen/NTNU

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

Glassblåser sitter ved bord og arbeider med glass og flamme.
  Glassblåser Astrid Salvesen. Foto: Idun Haugan/NTNU

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

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, og gir høykvalitets nukleinsyrer i løpet av kun 14 minutter.

På grunn av enkelheten og den lave kostnaden for denne metoden, vil implementering av denne teknologien for å diagnostisere virusinfeksjoner være til fordel for helsevesenet i mange land.

Videreføring av akademiske forskningsaktiviteter

Videreføring av akademiske forskningsaktiviteter

I tillegg til å opprette et spinn-off selskap, har det vært viktig å fortsette forskningen innenfor blant annet nanopartikler. 

Ved Institutt for kjemisk prosessteknologi ble i 2021 opprettet et forskningssenter kalt Particle Engineering Center. Det ledes av førsteamanuensis Sulalit Bandyopadhyay, og et av forskningsområdene er nanomedisin.   

Utmerkelser

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.

Gruppe personer viser fram frimerket som er i stor størrelse og montert på stativ.
Fra venstre professor Magnar Bjørås, førsteamanuensis Sulalit Bandyopadhyay, områdedirektør for innovasjon i Forskningsrådet Anne Kjersti Fahlvik, frimerkedirektør i Posten Halvor Fasting, daværende prorektor for forskning og formidling Tor Grande. Foto: Per Henning/NTNU.

Slik fungerer NTNUs koronatest

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

Magnetiske nanopartikler

Magnetiske nanopartikler sett gjennom et elektronmikroskop.
Elektronmikroskop-bilde av magnetiske nanopartikler i NTNUs koronatest​. Foto: NTNU NanoLab

Tverrfaglig team

Tverrfaglig team

Forskere fra tre institutter ved NTNU har utviklet koronatesten. St. Olavs hospital har bidratt med viktige ressurser.

person-portlet

person-portlet

Vegar Ottesen og Anuvansh Sharma

person-portlet

Institutt for materialteknologi

Avdeling for mikrobiologi, St. Olavs hospital

Avdeling for mikrobiologi, St. Olavs hospital

Janne Fossum Malmring Janne Fossum Malmring, sjefsbioingeniør

NTNU Technology Transfer (TTO) og Lybe Scientific

NTNU Technology Transfer (TTO) og Lybe Scientific

Innovasjonen av teknologien til koronatesten ble patentert i samarbeid med NTNU Technology Transfer (TTO).

Eivind AndersenEivind Andersen, daglig leder NTNU Technology Transfer (TTO), mobil: 900 30 570 | eivind.andersen@ntnu.no

Selskapet Lybe Scientific ble etablert i 2021. Selskapet videreutvikler og kommersialiserer testteknologien.

Tonje SteigedalTonje Steigedal, daglig leder Lybe Scientific, mobil: 905 52 334 | tonje.s.steigedal@ntnu.no

Pressekontakter

Pressekontakter

Idun Haugan – nasjonale medier
mobil: 922 62 889 | idun.haugan@ntnu.no

Nancy Bazilchuk – international media
mobile: +47 918 97 321 | nancy.bazilchuk@ntnu.no