고처리량 스크리닝 시스템, 코로나19 검사 가속화

대규모 인원을 신속하고 비용 효율적으로 검사하는 능력은 백신 접종, 사회적 거리두기와 함께 팬데믹 해결을 지탱하는 세 가지 기둥입니다. 그러나 대용량 코로나19 진단 검사는 전 세계적으로 큰 과제였습니다.

질병통제예방센터(CDC) 승인 RT-qPCR 프로토콜을 사용한 SARS-CoV-2 검사에서 개인의 비강 면봉 검체를 채취해 검사관에 밀봉한 후 실험실 분석을 위해 보냅니다.

'검사관당 1개 검체' 패러다임은 검사 인프라를 압도했습니다. 새로운 시도가 필요했습니다: 대규모 검사(마스 테스팅).

대규모 검사에서는 여러 사람의 면봉을 하나의 검사관에 넣고 단일 진단 검체로 처리합니다. 다중 면봉 검사관이 음성이면 추가 조치가 필요 없습니다.

반면 양성이 나오면 해당 개인들만 더 비싼 신속 검사를 받으면 됩니다.

검사관당 1개 검체든 다중 검체든, 피펫을 사용하는 고처리량 자동화 실험실 장비는 일반적으로 면봉 처리에 적합하지 않습니다.

면봉은 자동 피펫팅 시스템에 다음과 같은 문제를 일으킵니다:

• 다양한 점도
• 피펫 팁 막힘
• 무작위 이물질의 피펫 유입
• 면봉 주변 탐색
• 검체 배지가 잘못된 웰로 떨어짐

대규모 검사에 대한 수요 급증으로 페스토 라이프테크(Festo LifeTech) 팀은 코로나19 검체 처리 과제를 더 잘 이해하게 되었습니다.

수년간 페스토는 LGC 바이오서치 테크놀로지스(LGC Biosearch Technologies)의 고처리량 및 초고처리량 DNA/RNA 추출 스크리닝 솔루션을 위한 자동화 플랫폼을 생산해왔습니다. LGC 바이오서치 테크놀로지스와의 협업과 대규모 검사 커뮤니티와의 협력은 팀이 코로나19 스크리닝을 위한 자동 피펫팅 솔루션을 개발하는 데 매우 귀중했습니다.

페스토의 피펫팅 방식은 포지티브 디스플레이스먼트 피펫 헤드가 아닌 에어오버리퀴드(air-over-liquid) 방식입니다.

에어오버리퀴드 방식의 이점은 제어 시스템이 압력 및 진공 라인(피펫 팁 내 표적 매질의 흡입 및 분주를 제어하는 라인)의 유량과 압력을 감지할 수 있다는 점입니다.

유량과 압력을 감지해 컨트롤러가 피펫 팁의 막힘 여부를 판단할 수 있습니다.

개발팀은 센서 정보를 기반으로 페스토 CODESYS 기반 제어 시스템이 의심스러운 검체를 배출하고, 피펫 팁을 재위치시킨 후 검체를 재채취할 수 있는 새로운 코드를 작성했습니다.

컨트롤러는 변위를 측정해 깨끗한 검체를 보장하고 점도를 결정하도록 프로그래밍되었습니다.

알려진 점도로 피펫팅 헤드를 조정해 정확한 유체 공급이 가능해졌습니다.

공정 모니터링, 조건 확인, 데이터 수집은 각 검체에 대한 보관 연계(chain-of-custody) 정보를 생성합니다.

보관 연계는 검사와 대응 활동의 신뢰성을 위해 필수적입니다. 보관 연계 데이터는 일반적으로 실험실 정보 관리 시스템(LIMS)이나 환자 기록 시스템을 통해 접근 가능합니다. LIMS는 클라우드를 통해 권한 있는 인원이 데이터에 접근할 수 있게 합니다.

페스토는 미래 피펫팅 솔루션에 추가 기능, 성능, 유연성을 통합하기 위해 기술 및 제품 개발 활동에 지속적으로 투자하고 있습니다.