Swinostics wykryje wirusy na miejscu w gospodarstwie

Szybkie i prawidłowe diagnozowanie chorób w terenie ma kluczowe znaczenie nie tylko dla bezpieczeństwa zwierząt i żywności, ale wpływa także bezpośrednio na opłacalność chowu trzody chlewnej.

Zwiększone zagęszczenie zwierząt w nowoczesnych systemach produkcji uczyniło je bowiem podatniejszymi na różne czynniki zakaźne, które zagrażają produkcyjności świń. Wczesna diagnoza jest niezbędna, aby ograniczyć poważne konsekwencje zachorowań i podjąć właściwe środki zaradcze przeciwko wybuchowi schorzeń oraz zapobiegać rozprzestrzenianiu się pato­genów w obrębie gospodarstwa, jak i na inne fermy. Wiarygodne i proste testy diagnostyczne przeprowadzane na miejscu w chlewni umożliwiłyby szybkie podejmowanie decyzji i zapobieganie lokalnemu szerzeniu się wirusów, a możliwość szybkiej interwencji zwiększa szanse na uratowanie jak największej liczby zwierząt.

Ogólna koncepcja projektu to opracowanie i wdrożenie urządzenia do szybkiej diagnostyki ważnych chorób wirusowych świń. Założeniem było opracowanie prototypu umożliwiającego analizę próbek pozyskiwanych od zwierząt w sposób nieinwazyjny bez konieczności ich transportu do laboratorium. Opracowany prototyp o nazwie Swinostics umożliwia analizę próbek śliny, wymazów z jamy ustnej oraz surowicy krwi. Preferowanym i docelowym materiałem są próbki śliny, gdyż ułatwia to pobieranie próbek i skraca czas badania, ale oczywiście rodzaj pobieranego materiału uzależniony jest od rodzaju wirusa.

• Swinostics ma służyć do diagnostyki terenowej chorób trzody chlewnej

Technologia Swinostics w pigułce. Jak działa to nowatorskie urządzenie?

Urządzenie ma potencjał umożliwiający niemal natychmiastowe potwierdzenie podejrzenia chorób wirusowych świń na terenie gospodarstwa, z dokładnością diagnostyczną zbliżoną do metod stosowanych w laboratoriach weterynaryjnych. Szybki czas uzyskania wyników wraz z jednoczesną analizą wielu próbek obniża koszty diagnostyki i zwiększa wydajność.

– Ogólną koncepcją leżącą u podstaw projektu było wdrożenie urządzenia do szybkiej diagnostyki afrykańskiego pomoru świń, zespołu rozrodczo-oddechowego, grypy świń, parwowirozy, zakażeń wywołanych przez cirkowirusa świń typu 2 i klasycznego pomoru świń, umożliwiając tym samym szybką ocenę zagrożenia tymi chorobami na terenie gospodarstwa. W ramach projektu opracowano bioczujniki oparte na fotonicznych układach scalonych do wykrywania wybranych wirusów chorobotwórczych dla trzody chlewnej. Biosensory te umożliwiają wykrycie antygenów wymienionych wirusów. Tego typu podejście do detekcji wirusów jest nowatorskie i unikalne – mówi dr Anna Szczotka-Bochniarz, kierownik Zakładu Chorób Świń Państwowego Instytutu Weterynaryjnego w Puławach.

• Zaletą urządzenia terenowego jest możliwość wykorzystania do analizy próbek śliny, które można pobrać w każdym gospodarstwie za pomocą sznura

Na powierzchni bioczujników znajdują się przeciwciała skierowane przeciwko wybranym wirusom świń. Kiedy próbka zawierająca wirusa przechodzi automatycznie nad czujnikami, molekularne wiązanie przeciwciała z docelowym wirusem jest wykrywane za pomocą czułego na współczynnik załamania światła przetwornika fotonicznego. Te przesunięcia współczynnika załamania światła są mierzone przez moduł optyczny urządzenia Swinostics i odpowiadają wykryciu (lub nie) wirusa. Detekcja ma charakter nie tylko jakościowy, czyli zapewnia stwierdzenie obecności patogenu lub jego brak, ale również ilościowy, co umożliwia powiązanie wyniku analizy z objawami klinicznymi. Bioczujniki można wykorzystać ponownie, co najmniej 10 razy. W przyszłości zarówno urządzenie, jak i czujniki będzie można przystosować do wykrywania także innych chorób wirusowych lub dla innych gatunków zwierząt. Modułowa konstrukcja urządzenia ma umożliwić przyszłe aktualizacje w celu zwiększenia jego wydajności, jeśli zajdzie taka potrzeba.

Natychmiastowa ocena próbek pod kątek obecności chorób

Projekt, w ramach którego opracowano prototyp urządzenia, był finansowany w ramach unijnego programu Horyzont 2020, a jego budżet wynosił około 3,5 mln euro. Był prowadzony przez multidyscyplinarny zespół dziesięciu partnerów z sześciu krajów Unii Europejskiej i koordynowany przez CyRIC, czyli Cypryjskie Centrum Badań i Innowacji. Z ramienia Polski jako partner konsorcjum do realizacji tego projektu został wskazany Państwowy Instytut Weterynaryjny w Puławach. Ponadto Zakład Chorób Świń PIWet-PIB został wyznaczony jako jedno z laboratoriów, w którym dokonano ostatecznej oceny sprawności i wiarygodności diagnostycznej opracowanego prototypu. Wykorzystano tu między innymi wiedzę Krajowego Laboratorium Referencyjnego ds. ASF w zakresie epidemio­logii i diagnostyki laboratoryjnej w optymalizacji działania urządzenia.

– Wykonanie badania w urządzeniu nie jest skomplikowane, a jego przeprowadzenie nie wymaga wyspecjalizowanego personelu. Badanie mogą wykonać zarówno lekarze weterynarii, jak i właściciele gospodarstwa lub personel. Należy jednak pamiętać, że w przypadku uzyskania wyniku dodatniego należy go potwierdzić w odpowiednim laboratorium, co jest szczególnie istotne dla jednostek zwalczanych z urzędu, takich jak afrykański czy klasyczny pomór świń – dodaje Anna Szczotka-Bochniarz.

• Wczesna diagnoza chorób zakaźnych świń ma kluczowe znaczenie w zapobieganiu ich skutkom produkcyjnym i ekonomicznym

Jej zdaniem ryzyko błędnej interpretacji wyników jest teoretycznie niewielkie, jednakże każde badanie budzące wątpliwości należy powtórzyć lub potwierdzić w laboratorium. Swinostics charakteryzuje się wysokimi czułością i specyficznością wynoszącymi ponad 80%. Otrzymany wynik powinien być traktowany jako informacja o bieżącym statusie stada, natomiast w przypadku wyniku dodatniego należy go potwierdzić przez badanie laboratoryjne z wykorzystaniem metod zalecanych przez Światową Organizację Zdrowia Zwierząt.

Swinostics umożliwia postawienie diagnoza już w chlewni

Urządzenie umożliwia jednoczesną analizę czterech próbek, przy czym każda z nich jest badana w kierunku dwóch wybranych jednostek chorobowych. Czas takiej analizy wynosi około 60 minut. Wykorzystanie Swinostics umożliwia więc bardzo szybkie otrzymanie wyniku badania bez konieczności wysyłania próbek do laboratorium, często znacznie oddalonego od gospodarstwa, oraz oczekiwania na wykonanie badania. Wykorzystanie urządzenia na terenie gospodarstwa umożliwia nie tylko oszczędzenie czasu, ale przede wszystkim natychmiastowe zareagowanie w przypadku potwierdzenia wystąpienia choroby w stadzie. Umożliwia to niezwłoczne wdrożenie leczenia lub podjęcia innych zalecanych działań mających na celu ograniczenie szerzenia się choroby dla zminimalizowania strat. W praktyce czas od podejrzenia choroby, poprzez pobranie próbek do badań, do uzyskania wyniku zostaje skrócony z dni do godzin.

• Jak tłumaczą przedstawiciele PIWet, obsługa urządzenia do badania próbek oraz aplikacji do analizy wyników jest prosta i intuicyjna

Do obsługi urządzenia wykorzystuje się aplikację zainstalowaną w smartfonie, która w opinii ekspertki z PIWet-PIB jest bardzo prosta w użytkowaniu i intuicyjna. Jej obsługa, podobnie jak samego urządzenia do badań próbek, nie wymaga szczególnego przeszkolenia. Szacunkowy koszt urządzenia to około 3 tys. euro, jednakże należy do tej ceny doliczyć jeszcze koszty sensorów. Jeden sensor umożliwia wykrywanie dwóch jednostek chorobowych jednocześnie i może zostać wykorzystany maksymalnie 10 razy. Cena jednego sensora waha się od 10 do 15 euro.

– Ogólna koncepcja leżąca u podstaw projektu dotyczyła opracowania urządzenia do wczesnego terenowego wykrywania ważnych chorób świń przy wykorzystaniu płynów ustnych jako głównego materiału skracającego czas potrzebny na analizę i upraszczającego pobieranie próbek. I to się udało. Być może zostanie to również wykorzystane do pobierania próbek od dzików w terenie. Jeśli rynek wykaże zainteresowanie naszym urządzeniem, w planach na najbliższe lata jest jego komercjalizacja w krajach, w których odbyły się badania pilotażowe, czyli w Polsce, Grecji, we Włoszech i na Węgrzech, a w kolejnych latach również w innych państwach – twierdzi Anna Szczotka-Bochniarz.

Dominika Stancelewska
Zdjęcia: Dominika Stancelewska