Ny generasjon Ugelstadkuler kombinerer elektronikk, kjemi og biologi for å bestemme kreftsvulsters DNA. Dermed kan behandlingen skreddersys.
Nøkkelen er de bittesmå, identiske kulene, kjent som Ugelstad-kulene. Framstilling og bruk er hemmelighetene Thermo Fisher/Life Technologies holder tett til brystet.
Forskningssjef i Thermo Fisher, Geir Fonnum og forskningsteamet har utviklet ideen til det nye produktet og ledet utviklingen av det som nå er blitt et fantastisk industrieventyr og som gir kreftsyke nytt håp om vesentlig bedre behandling.
Administrerende direktør Ole Dahlberg sier at kulene muliggjør analyser som ser rett inn i kreftcellenes genetikk og avslører dens svakheter.
– Dette er starten på det vi kaller presisjonsmedisin og som gjør at kreftlegene kan skyte på sykdommen med kikkertsikte i stedet for med hagle. De vil se hvorfor kreften har utviklet seg og bruke de medisinene eller behandlingsregimet som er aller best tilpasset de genetiske egenskapene til krefttypen, sier Dahlberg.
- Les om alle kandidatene til Norwegian Tech Awards 2017
Ugelstadarven
Stikkordet er Ugelstadkuler. I år er det 40 år siden NTH-professor John Ugelstad fant opp de såkalte monodisperse partiklene, altså ørsmå plastkuler med den unike egenskapen at alle er eksakt like store.
Frem til da var gjeldende teori at for å lage slike måtte man ut i rommet i et miljø uten gravitasjon. Ganske raskt ble kulene tatt i bruk til en rekke anvendelser, blant annet til kreftbehandling og selskapet Dynal ble etablert.
I dag er det det amerikanske selskapet Thermo Ficher som eier det som var Dynal, men både forskningen rundt kulene og produksjonen skjer her i landet.
Nye patenter
Patentet på de såkalte Ugelstadkulene er for lengst gått ut, og i dag er det mange som produserer på denne måten.
Men det norske miljøet har innovert videre og den varianten av kuler de nå fremstiller i fabrikken på Lillestrøm er ganske spesielle. Ordet disruptiv faller lett på tungen når vi snakker om hva de kan gjøre innen kreftdiagnostikk.
– De kulene vi lager nå har den egenskapen at de kan brukes i en ny type test som utføres på en CMOS-silisiumbrikke med 165 millioner små brønner. Ikke ulikt de brikkene som finnes i et digitalkamera. Hver brønn er akkurat så stor at de kan romme en av våre 1 mikrometer store kuler. Så kan vi måle de endringene som skjer i brønnen gjennom ledningsnettet som går til undersiden av hver brønn. Dette er elektronikk, kjemi og biologi i samarbeid, sier forskningsdirektør i Thermo Fisher, Erlend Ragnhildstveit.
Voldsom vekst
De nye analysene har gjort at teknologien til Thermo Fisher nå er nummer to på gensekvensering i verden, mens den er dominerende innen deler av kreftsekvenseringsmarkedet.
– I Europa brukes vår teknologi i rundt 80 prosent av onkologisk sekvensering og det øker. Litt at grunnen til dette er at teknologien er både rask og presis. Vi jobber for at det skal ta bare to dager fra de henter ut DNA fra en svulst til det genetiske resultatet er klart, sier Ole Dahlberg.
– Kreft er ikke den eneste anvendelsen som trenger slik teknologi. Dette er en veldig mye raskere måte å utføre gentesting og kommer til å spre seg mye, til og med innen rettsmedisin, sier forskningssjef i selskapet, Geir Fonnum.
Tilpasset chipanalyse
Den store forskjellen mellom Ugelstads kuler og de nye som brukes til sekvensering, er at disse er «vannløselige». De er vokst, eller svellet som Fonnum sier, ut fra ørsmå, helt like polymerpartikler. Når de utvider seg blir de til hydrogelpartikler med akkurat samme størrelse på grunn av at det da er osmotisk balanse i de hydrostatiske i kulene. Samtidig har de «vannløselige» kulene evne til å binde små biter av DNA.
Når DNA fra pasientene tilsettes til de små kulene vil de kunne leses når de plasseres i de millioner av små brønnene på brikken. Som kjent består DNA-molekyler av sekvenser som er satt sammen av fire ulike baser, A, C, G og T. Livets informasjon er altså organisert i et firetallssystem, mens digital informasjon bruker totallsystemet.
For å lese hvilken sekvens som er tilstede i DNA-biten, skylles hele chip-en hvert 15. sekund med en væske som inneholder en av de fire basene og enzymet DNA polymerase. Hver kule blir altså et slags reaksjonskammer. Om den aktuelle basen i skyllevæsken passer inn i DNA-biten, vil ensymet katalysere en reaksjon som senker pH-en ørlite grann i den lille brønnen. En slik liten endring er det mulig å lese ut i form av en endring i spenningen fordi hver av brønnene på brikken er direkte avlesbar. På hver brikke finner vi altså 165 millioner av verdens minste pH-måler.
Ved tilsette de ulike basene en etter en i et syklisk mønster, vil man tilslutt få bestemt den aktuelle DNA-sekvensen i hver brønn. De endelige gensekvensene får man ved å å sette sammen de ulike DNA-sekvensene.
– Med denne testmetoden kan det gjøres svært presise og reproduserbare analyser. Det er selvfølgelig fundamentalt, men det at metoden er veldig mye raskere enn tradisjonell sekvensering gjør at den raskt er blitt så utbredt innen kreft, sier Dahlberg.
– Vår jobb blir å lage kulene og utvikle denne delen av teknologien videre. Potensialet videre er veldig stort og vi tror det vil være mulig å ytterligere redusere tiden det tar fra vi får resultater som i dag er rundt to dager. Prosessen lar seg automatisere videre, sier Fonnum.
Artikkelen fortsetter under bildet.
Dobler og investerer
Det Thermo Fisher Scientific/Life Technologies AS fremstiller i fabrikken på Lillestrøm får gull til å fremstå som et billigprodukt. Verdiøkningen av råmaterialet er betydelig. De kjøper jernsalt til hundre kroner kiloen og selger ferdig produkt for 4 millioner kroner per kilo.
– Selv om det vi lager er nesten 12 ganger dyrere enn gull, trengs det utrolig små mengder i de gentestene dette brukes til, sier forskningssjef i Thermo Fisher, Geir Fonnum.
I fjor omsatte Thermo Fisher Scientific/Life Technologies AS for 1,2 milliarder kroner fra fabrikkene på Lillestrøm og i Oslo.
– Det beløpet skal vi doble ganske raskt og vi skal fortsette å investere mye her i landet. Det er her vi har ekspertisen, sier Dahlberg.
- Les også: Her er teknologene på Stortinget
