Fast MDx는 높은 비용이 필요한 생물안전 실험실 없이도, 전례 없는 속도로 얼마나 다양한 병원체를 감지할 수 있는지 보여줍니다. 런던에 본사를 둔 이 기업은 대기 시간을 일반적인 24~48시간에서 단 1~2시간으로 줄이는, 환자 가까이에서 사용할 수 있는 테스트 시스템을 개발했습니다. 여기에는 Festo의 자동화 기술이 적용되었습니다.
Covid-19, 인플루엔자 A, 인플루엔자 B, RSV-A, RSV-B의 경우, 감염된 사람들이 신속하게 적절한 치료를 받을 수 있도록 의사는 가장 흔한 호흡기 병원체를 1~2시간 안에 확실하게 확인할 수 있어야 합니다. 테스트 플랫폼은 일반적으로 병원, 진료소 또는 의료 시설에서 환자 가까이에 설치됩니다.
"완전 자동화된 환자 중심의 고처리량 테스트 플랫폼은 이동식이기 때문에, 어디에서나 사용할 수 있습니다. 8시간 교대로 최대 1,000명의 환자 샘플을 처리하기 위해서, 중앙 실험실에서 일반적으로 필요한 5명의 기술자가 아닌 단 한 명의 기술자면 충분합니다." Fast MDx의 설립자이자 CEO인 리처드 루이스(Richard Lewis)가 이처럼 이야기합니다.
Fast MDx 플랫폼은 피펫팅 및 도징을 위해 Festo의 자동화 기술을 사용합니다. 자동화된 테스트 시스템은 기술자의 시간을 절약하고 수백 개의 샘플을 표준화된 튜브 및 마이크로타이터 플레이트에 수동으로 피펫팅할 때 발생할 수 있는 인간으로 인한 오류를 줄입니다. "Fast MDx는 샘플 튜브와 면봉에서 결과를 원래 샘플이 수집된 병원, 진료소 또는 진료실로 전자 형태로 전송하는 것까지 테스트에 필요한 모든 것을 포함하는 완전히 통합된 시스템입니다." 루이스가 이처럼 설명합니다.
Fast MDx 플랫폼의 테스트는 완전히 자동화되어 있습니다. 이 시스템에는 정밀한 피펫 핸들링과 PCR 마이크로타이터 플레이트의 로봇 핸들링을 위한 Festo의 전기 축이 사용된 핸들링 포털, Kbiosystems의 열 실링 및 Fast MDx의 특허 받은 초고속 qPCR 열 순환기인 NGX2가 포함됩니다. 플랫폼에서 사용되는 Biosero 소프트웨어는 모든 모듈을 통합하고 제어하며 사용하기 매우 쉽습니다. 영국의 특수 기계 제작업체인 Applied Automation은 전체 테스트 시스템 설정과 안전, 위험 분석 및 CE 마킹의 모든 측면을 담당합니다.
작업자는 피펫 팁이 있는 보관함, 마이크로타이터 플레이트, 모든 시약이 포함된 분석 키트 및 환자 샘플을 배치합니다. 이는 각 고객 샘플의 바닥에 레이저로 새겨진 고유한 바코드를 통해 공정 전체에서 추적됩니다.
샘플 준비 중 Festo의 평면 갠트리 EXCM은 X 및 Y면에서 작동합니다. 92명의 환자 샘플을 아래에서 Festo의 광학 센서로 스캔하여 모든 샘플이 배치되었는지 확인합니다. Festo 피펫팅 헤드 DHOE와 일회용 주사기 이젝터 DHAO로 구성된 자동 피펫팅 시스템은 Z 방향으로 평면 표면 포털에 장착됩니다. 피펫팅 헤드는 10µl 범위의 용량을 정확하게 투여할 수 있으며 최대 10ml/s까지 투여할 수 있도록 피펫팅 속도를 조정할 수 있습니다.
마스터 믹스를 준비하고 마이크로타이터 플레이트에 붓고 샘플을 추가합니다. 각각의 환자 샘플은 환자 샘플 캡을 관통하는 일회용 피펫 팁을 사용하여 흡인되고 마이크로타이터 플레이트의 오목한 부분에서 마스터 믹스로 피펫팅됩니다. 교차 오염을 방지하기 위해 각 팁은 하나의 환자 샘플에만 사용된 후 폐기됩니다. "커버를 펀칭하면 기존의 개폐 시스템이 필요하지 않고 수백 개의 샘플을 수동으로 튜브에 피펫팅할 때 종종 발생하는 사람이 작업하며 유발하는 오류를 피할 수 있기 때문에 많은 시간과 비용을 절약할 수 있습니다." Festo의 핸들링 기술 전문가인 하네스 뢰서(Hannes Rößer)는 이처럼 설명합니다.
평면 갠트리 EXCM-30을 기반으로 하는 별도의 핸들링 시스템은 전동 그리퍼 EHPS-16를 사용하여 채워진 마이크로타이터 플레이트를 집어 들고 플라스틱 필름으로 실링되는 히트실러에 배치합니다. 이후, 실링된 플레이트를 RT 블록에 배치하여, RNA가 존재하는 경우 이를 상보적 DNA(cDNA)로 변환합니다. 마지막 단계에서 테스트한 환자 샘플 중 하나에 관심 병원체의 cDNA 서열이 존재하는지 확인하기 위해 PCR 반응을 실시합니다.
외부 공압 공급으로부터 영향을 받지 않도록 하기 위해 Fast MDx 테스트 플랫폼은 +/-0.5bar의 압력 또는 진공을 생성하는 Festo의 압력-진공 발생기 PGVA를 사용합니다. 압력 및 진공 솔루션을 사용하는 공압 공급 장치에는 24볼트 전원 공급만이 필요합니다. PGVA는 실험실 자동화에서 액체 핸들링을 위한 자급식 솔루션을 구성하는 극도로 작은 공간에 미니 컴프레서, 공기 필터 장치, 저장소 및 전자 압력 및 진공 제어 장치를 통합합니다.
"Fast MDx와 Festo 간의 긴밀한 협력 덕분에 매우 복잡함에도 불구하고 최초의 프로토타입을 신속하고 효율적으로 제작할 수 있었습니다." Fast MDx의 CEO인 리처드 루이스가 이처럼 이야기합니다. "당사는 Festo의 입증된 3D 포털, 제어 및 피펫팅 시스템과 함께 qPCR 열순환 분야에서 Fast MDx의 총체적인 전문 지식을 결합할 수 있었습니다."