Antikörpernachweis mit leuchtenden Proteinen, einem Faden und einem Smartphone

Der Ansatz könnte eine kleine, kostengünstige Alternative zu teuren, hochentwickelten Instrumenten in Labors bieten

22.06.2020 - Japan

Um den Körper zu verteidigen, macht das Immunsystem Proteine, so genannte Antikörper, bekannt, die sich an der wahrgenommenen Bedrohung, sei es HIV, das neue Coronavirus oder, wie bei der Autoimmunkrankheit, an einem Teil des Körpers selbst anlagern. In einer neuen "Proof-of-Concept"-Studie in ACS-Sensors beschreiben Forscher ein neues System zum Nachweis von Antikörpern in einem Nadelstich von Blut innerhalb von Minuten, wobei eine unwahrscheinliche Kombination aus Baumwollfaden, leuchtenden Proteinen und einer Smartphone-Kamera verwendet wird.

Während einige Tests lediglich das Vorhandensein eines Antikörpers nachweisen, wollen Ärzte manchmal wissen, wie viel im Blut zirkuliert. Solche quantitativen Tests werden zur Diagnose einer Reihe von Erkrankungen eingesetzt, darunter Infektionen und Autoimmunkrankheiten. Obwohl ein quantitativer Antikörpertest in den USA noch nicht zur Anwendung zugelassen ist, könnte ein solcher Test möglicherweise bei der Beurteilung der Immunität gegen SARS-CoV-2 helfen. Allerdings erfordert ein quantitativer Test derzeit teure, hochentwickelte Instrumente in den Labors, und Bemühungen, ihn zugänglicher zu machen, hatten nur begrenzten Erfolg. Deshalb testeten Maarten Merkx, Daniel Citterio und Kollegen einen Ansatz, der eine kleine, kostengünstige Alternative bieten könnte.

Das mikrofluidische, fadenbasierte Analysegerät der Forscher (μTAD) beruht auf lichtemittierenden Sensorproteinen, die auf einem Faden gehalten werden. Wenn die richtigen Antikörper vorhanden sind, ändert sich die Farbe des von den Sensoren emittierten Lichts. Die Verschiebung, von grün nach blau, korreliert mit der Konzentration der Antikörper in einer Probe. Anhand eines fingergrossen Tropfens Schweineblut, der mit Antikörpern gegen HIV angereichert war, zeigte das Team, dass ihr System die Antikörperspiegel innerhalb von fünf Minuten erfolgreich nachweisen konnte. Darüber hinaus kann das Gerät auf die Mengen mehrerer verschiedener Antikörper in einer einzigen Blutprobe testen und erfordert keine aufwendigen Handhabungs- und Inkubationsschritte. Sie stellten fest, dass eine mit einem Adapter ausgestattete Smartphone-Kamera die Farbveränderungen des Lichts erfassen kann, während das Gerät selbst Farbdaten in Testergebnisse umwandeln und diese Informationen übertragen kann. Mit weiterer Entwicklung könnte diese Kombination von Technologien nach Ansicht der Forscher eine benutzerfreundliche Ein-Schritt-Analyse der Antikörperkonzentration ermöglichen.

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