Fluoroimmunoanalys ersätter radioisotoper

av Bjarne Nyman Forum 1983-19, sida 12-13, 30.11.1983

Taggar: Teman: fysik

FF RUN 19/83 19/83 FRUN Revolutionerande Wallac-forskning:

FLUOROIMMUNOANALYS ERSÄTTER RADIOISOTOPER

Aboföretaget Wallac Oy har utvecklat en helt ny metod för mätning av immunologiska faktorer. Metoden som går under namnet tidsupplöst fluoroimmunoanalys är avsedd att tillämpas inom biokemi och klinisk diagnostik. Den kan också komma till användning inom gentekniken.

Den nya metoden är snabbare, billigare, känsligare och mera praktisk än dagens metoder som baserar sig på radioisotoper och enzymer.

Forskningsdirektör Erkki Soini vid Wallac Oy är övertygad om att fluoroimmunoanalysen kommer att

Av BJARNE NYMAN

Under nästan ett helt decennium hår Erkki Soini (till höger) och Ilikka Hemmilä jobbat med att ta fram den tidsupplösta fluoroimmunoanalysen. Först år 1986 väntar man sig att projektet skall bli vinstbringande.

En 1 bli en världsframgång.

EH Forskningsdirektör Erkki Soini påbörjade sin letning efter ersättande metoder för radioimmunologi redan år 1974. Målsättningen var att hitta spårämnen (eng tracers) som skulle kunna ersätta radioisotoper inom biokemisk forskning och klinisk diagnostik. Radioisotoperna har nämligen visat sig vara besvärliga därför att deras radiologiska halveringstid begränsar uppbevaringen av preparaten. Radioimmunologin har tex inte kunnat användas i u-länder där transporterna ofta är långa och tidskrävande.

Radioimmunologin förorsakar dessutom radioaktivt avfall. I vissa länder med sträng lagstiftning om radioisotoper — t ex Frankrike och Japan — har metoden stött på problem. Vissa socialistiska länder - tex Östtyskland, Sovjetunionen och Kina — har tillsvidare avstått från att utnyttja radioimmunologiska metoder i större utsträckning. I dessa länder har man uppenbarligen väntat på ersättande metoder av den typ Wallac Oy nu introducerar.

All början är svår…

Fluorescerande spårämnen användes rätt allmänt för ett decenniu sedan, då Erkki Soini påbörjade sin forskning. Men det rörde sig om rent organiska spårämnen med otillfredsställande känslighet för immunologiska ändamål. De fick aldrig större användning inom immunologin.

• Relativt snabbt kom jag underfund med att det kanske skulle löna sig att undersöka tidsupplösta metoder och sällsynta jordartsmetaller, berättar Erkki Soini. Til exempel europium och terbium. Redan en teoretisk granskning gav vid handen att en metod som grundar sig på användning av jordartsmetaller i princip kunde vara hundratals gånger känsligare än metoder som baserar sig på andra spårämnen.

Men som ofta när en forskare tror sig ha kommit på något som kan bli revolutionerande har han/hon stora svårigheter att övertyga de tvivlande. Erkki Soini försökte få flera universitetsforskare att nappa på projektet. Men det lyckades inte.

• Troligen ansåg många forskare att fluorescensprojektet var alltför riskfyllt och svårt, tror Soini nu efteråt. En universitetsforskare som siktar på en hög befattning måste koncentrera sig på att publicera så många rapporter som möjligt. För dem är det ofördelaktigt att gå med i ett tidskrävande projekt som det här.

Finansieringssvårigheter…

Wallac Oy:s ekonomiska läge var inte speciellt bra för tio år sedan. Det var av denna orsak omöjligt att Wallac ensamt kunde finansiera fluorescensprojektet.

Erkki Soini vände sig till Handelsoch industrinisteriet. Men där svarade man nekande. Projektet var alltför hypotetiskt och kunde närmast klassificeras som akademisk forskning.

Erkki Soini vände sig till SITRA. Men nej, finansiering kunde inte komma på fråga därför att man betraktade Wallac Oy som ett rikssvenskt företag. (Svenska LKB-produkter AB äger samtliga aktier i Wallac).

Erkki Soini vände sig till motsvarande rikssvenska finansieringsorganisation. Men nej, rikssvensk finansiering gick inte för sig, därför att Wallac Oy:s produktion, forskning, marknadsföring och administration var placerad i Finland.

Erkki Soini vände sig till en samnordisk finansieringsorganisation. Men nej, finansiering kunde inte komma på fråga eftersom man skulle dra nytta av projektet enbart i Finland.

Efter den rundan återstod inget annat alternativ än att köra igång projektet utan hjälp utifrån enbart med de resurser som Wallac Oy kunde undvara för ändamålet.

Hjälp i alla fall…

Men forskningen kunde inte på grund av finansieringssvårigheterna påbörjas i Wallacs utrymmen. Då ställde sig den biokemiska institutionen vid Äbo Universitet till förfogande. En nyligen utdimmitterad biokemist - Ilkka Hemmilä - fattade intresse för projektet och började leta efter fungerande jordartsmetallföreningar och syntetisera dem.

Efter ungefär ett halvt år kunde de första lovande experimenten utföras. Efter ytterligare ett år behärskade Hemmilä också syntetiseringen av en ny förening.

I samarbete med Universitetet i London lyckades Hemmilä slutligen komma på den avgörande tekniken för hur den syntetiserade jordartsmetallföreningen skulle användas inom immunologin. Denna upptäckt ledde till patentansökning.

Erkki Soini och Ilkka Hemmilä publicerade en första rapport om projektet i tidskriften Clinical Che mistry i mars 1979. Artikeln ledde till att ca 700 forskare vid stora laboratorier och läkemedelsfabriker världen över tog kontakt med Wallac.

Fluorescensprojektet är sedan år 1980 det ledande forskningsprojektet vid Wallac Oy.

Dyr forskning…

Fluorescensprojektet har = hittills kostat Wallac Oy över flera miljoner mark och då räknas inte allmänna och administrativa kostnader med. Under de närmaste åren kommer forsknings- och produktutvecklingsinsatserna att ökas ytterligare, Ar 1986 har Wallac enligt planerna plöjt ner närmare 15 miljoner mark i projektet.

• Den nya metodens ekonomiska betydelse kommer att bli stor, förutspår Erkki Soini.

Det tror man också inom Incentive

AB, som äger LKB-produkter AB, som äger Wallac Oy. Faktum är att projektet uppfattas som Incentivegruppens mest lovande projekt.

Enligt professor Roger Ekins vid Universitetet i London - en i dessa sammanhang ofta citerad guru — kommer den nya immunologiska metoden som baserar sig på jordartsmetallernas fluorescens inom kort att bli en av de viktigaste metoderna inom klinisk diagnostik och speciellt vid sådana bestämningar som kräver stor känslighet och funktionssäkerhet.

Men jordartsmetallföreningarna kommer i immunologiska sammanhang också att kunna användas inom andra områden. Redan nu vet man att de kommer att få stor betydelse för husdjursförädlinger och för forskning i växtsjukdomar.

Dessutom öppnar sig tillsvidare icke-kartlagda möjligheter inom gentekniken och mikroskopin.

Tekniken bakom den tidsupplösta flvorimmunoanalysen

HB Konventionella instrument för fluorescensaralys är behäftade med allvarliga begränsningar i känslighet vid analys av biologiska material. Detta beror på den naturliga fluorescensen hos de många olika organiska föreningar som ingär i biokemiska prover, tex i blodserum. Fluorescensen från de organiska spårämnena kan inte skiljas från bakggrundsfluorescensen” tillräckligt noggrant.

Inverkan av den naturliga fluorescensen kan delvis reduceras med hjälp av optiska filter i fluorometern, men vanligtvis kan fluorometriska metoder inte göras lika känsliga som metoder som baserar sig på radioisotoper.

Den metod för fluoroimmunoanalys som utvecklats av Wallac Oy grundar sig på användning av sällsynta jordartsmetallföreningar = (lantanidkelat, tex europium- och terbiumkelat) som spårämnen. Med hjälp av dessa föreninga kan inverkar av den naturliga fluorescensen hos organiska ämnen minskas signifikant.

Orsaken ligger i det faktum att lantanidkelatens fluorescens ”håller i sig” under en mycket längre tid än den naturliga fluorescensen hos organiskt material i allmänhet. Tidsskillnaden är stor. Medan fluorescensen hos organiska föreningar pågår i endast 1-20 ns (1 ns = 1/1 000 000 000 sek) är motsvarande tid för lantanidkelaten i storleksordningen 10-1 000 s (1 s = 1/1 000 600 sek). Tack vare denna skillnad är det möjligt att mäta fluorescensen hos det biokemiska povet först efter att den naturliga fluorescensen har bedarrat. Resultatet blir att fluorescensen hos spårämnet registreras.

Fluorometrar som utnyttjar denna tidsupplösta metod blir därför upp till flera hundra gånger känsligare än konventionella fluorometrar.

BN

Principskiss över den nya analysmetoden. Kurvan (A) visar den naturliga fluorescensen hos det biokemiska material som skall analyseras, medan kurva (B) åskådliggör fluorescensen hos det lantanidkelat som används som spårämne. Fluorometerns detektor öppnas först efter att den naturliga fluorescensen har avtagi 13