SINTEF Screeninglab Automatisering av screeningprosess for identifisering av optimal behandling

Om SINTEF

SINTEF er en av Europas største uavhengige forskningsinstitusjoner og gjennomfører årlig flere tusen oppdrag for ulike kunder, samt egne forskningsprosjekter. Ved SINTEF Industri, avdeling for Bioteknologi og nanomedisin finner man et av Norges mest avanserte laboratorier for high-throughput screening og laboratorieautomasjon.

Screeninglaboratoriet i Trondheim er spesialisert på automatisert håndtering av biologiske prøver, en avgjørende faktor når man jobber med små volum og begrensede mengder, slik som pasientprøver. Laboratoriet ledes av forskningsleder Geir Klinkenberg.

SINTEF deltar i mange prosjekter – både nasjonalt og internasjonalt. Et av de pågående prosjektene er et samarbeid med St. Olavs hospital HF og forskningsmiljøet ved NTNU og Screeninglaboratoriet ved SINTEF. Formålet er å gjennomføre en klinisk studie for å identifisere den optimale behandlingen for tykktarmskreftpasienter.

Klinisk studie for persontilpasset behandling av tarmkreft

Den kliniske studien COSENSE-1 er en videreføring av PRESORT-prosjektet, og formålet er å undersøke hvordan medikamentscreening kan bidra til mer treffsikre behandlingsvalg for pasienter med metastatisk kolorektal kreft (tykk- og endetarmskreft). Studien ledes av Åsmund Flobak, lege ved Kreftklinikken på St. Olavs Hospital og forsker ved NTNU, og Ingrid Aune Bergstrøm, stipendiat ved NTNU, i samarbeid med Tonje Husby Haukaas, forsker ved SINTEF.

Kolorektal kreft er blant de vanligste kreftformene i Norge, med over 4 000 nye tilfeller hvert år. For de pasientene hvor sykdommen oppdages så sent at den har spredd seg, er rundt fem-års overlevelse under 20 %. Tidlig og riktig behandling er derfor avgjørende.

«Pasienter med metastatisk kolorektal kreft responderer ulikt på behandling. Derfor er det viktig å identifisere den optimale behandlingen så tidlig som mulig», sier Haukaas.

Tonje Haukaas og Geir Klinkenberg starter opp Biomek i7 væskehåndteringsrobot for en ny kjøring med pasientprøver.

Automatiserte løsninger er avgjørende ved små prøvemengder

I studien tas det en biopsi direkte fra pasientens svulst. Denne brukes til å dyrke frem pasientderiverte kreftmodeller (tumoroider). Deretter gjennomføres en medikamentscreening der ulike medikamenter og kombinasjoner testes på pasientens egne kreftceller.

Når man jobber med pasientprøver, er mengden materiale ofte svært begrenset. Det stiller høye krav til presisjon. For å sikre optimal utnyttelse av materialet og muligheten til å teste mange betingelser samtidig, benyttes det 96-brønnsplater. I en slik arbeidsflyt er laboratorieautomasjon avgjørende.

Haukaas forteller at «for å redusere manuelt arbeid og hindre menneskelige feil, er vi helt avhengige av gode robotsystemer. I tillegg ønsker vi å kunne gi pasienten svar så raskt som mulig slik at behandlingen kan starte, og da er automasjon vesentlig.»

SCARA-armen transporterer prøveplaten mellom Echo 650 og Plateloc for forsegling. Echo 650 benytter akustisk dispensering for å dosere ekstremt små væskevolumer helt kontaktløst, noe som gir høy presisjon og minimal kontaminasjonsfare.

Automatiseringsløsninger levert av NMAS og Beckman Coulter

Sintef har investert i tre Biomeksystemer levert av NMAS, i tillegg til at de nylig investerte i en Echo 650 med akustisk dispensering. Om Echo 650 sier Klinkenberg at «den er helt unik i markedet. Den bruker akustisk dispensering og doserer ekstremt små volumer kontaktløst, noe som eliminerer behovet for pipettespisser og fjerner risiko for krysskontaminering. Den jobber raskt, krever svært lite volum og kan sette opp komplekse kombinasjonsmatriser. Det gjør den perfekt for screening av pasientceller».

Systemene er satt sammen i følgende konfigurasjoner:

Biomek i7, Echo 650 og SCARA robotisert arm
Biomek i7, ImageXpress og SCARA robotiserte armer
Biomek FXp og BRT II robotisert arm

Videre er blant annet shakere, inkubatorer og platelesere tilkoblet alle systemene.

«En av grunnene til at vi bruker Biomeksystemene fra Beckman Coulter er programvaren», forteller Klinkenberg. «For oss som jobber med mange ulike prosjekter, er det viktig at man enkelt kan programmere nye workflows. Softwaren til Beckman Coulter er fleksibel og intuitiv.»

I dette prosjektet er det implementert en helautomatisk prosess hvor Biomek i7 sår ut kreftcellene fra pasienten i gel i 96-brønnsplater. Deretter benyttes Echo 650 til å dosere ulike medikamenter, alene og i kombinasjon. Dette skjer kontaktløst og med ekstremt presise volum. Deretter flyttes prøvene til plateloc for å forsegle prøven og så sendes den til inkubasjon. All flytting av prøver skjer ved hjelp av SCARA-armen. Prøvene analyseres videre med konfokalt mikroskop for å identifisere hvilken behandling som gir best respons i pasientens egne celler.

Klar for neste fase av den kliniske studien

SINTEF har gjennomført screening av over 100 pasienter uten spredning. Alle metodene er validerte og nå er SINTEF klar for neste fase: screening av prøver fra pasienter med spredning.

«Målet er å gi pasienten den optimale behandlingen så raskt som mulig. Ved å kombinere avansert laboratorieautomasjon med persontilpasset screening, får klinikerne et verdifullt beslutningsgrunnlag – basert på hvordan akkurat denne pasientens kreftceller reagerer», forteller Haukaas.

Samarbeid for bedre kreftbehandling

SINTEF har samarbeidet med NMAS i mange år, og Klinkenberg trekker frem viktigheten av gode leverandørforhold. «Vi er helt avhengige av partnere som kjenner våre behov og som kan bidra med både teknisk støtte og kompetanse.» NMAS tilbyr lokal service i hele Norge og dette er en viktig faktor til det gode samarbeidet.

Biomek i7 brukes til å så ut pasientens kreftceller i gel i 96-brønnsplater. Her demonstreres systemet ved pipettering av væske i en 384-brønnsplate.

Vi i NMAS er stolte over å levere løsninger til forskningsinstitusjoner som SINTEF. Vårt mål er å gi laboratorier fleksible verktøy og løsninger som støtter forskningen og – viktigst av alt – bidrar til bedre helseutfall for pasientene.

Vil du vite mer om hvordan vi kan hjelpe ditt laboratorium med automasjon og presis væskehåndtering?
Ta kontakt med oss for en uforpliktende prat.