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Einfacher neuer Bluttest auf Tuberkulose

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Das Testen auf Tuberkulose ist in den meisten Fällen ziemlich einfach, aber bestehende Tests funktionieren nicht für jeden, weil sie etwas erfordern, das nicht jeder tun kann, besonders Kinder und Menschen mit HIV/AIDS: Flüssigkeit aus der Lunge aushusten.

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Um dieses Problem zu lösen, hat ein Team unter der Leitung von Niaz Banaei, einem außerordentlichen Professor für Pathologie und Medizin, und Juan Santiago, einem Professor für Maschinenbau, ein Prototyp-Gerät gebaut, das nach Anzeichen von Tuberkulose in Blut- und Urinproben sucht und die Notwendigkeit des Hustens auf Befehl umgeht. Darüber hinaus hat das Gerät keine beweglichen Teile und benötigt nur sehr wenig Strom, so dass es schließlich in den Entwicklungsländern eingesetzt werden könnte, wo die meisten neuen Tuberkulosefälle auftreten.

Mit über 3 Millionen Tuberkulosefällen, die jedes Jahr nicht diagnostiziert werden, könnte das Gerät "große Vorteile auf individueller Ebene und große Vorteile auf der Ebene der öffentlichen Gesundheit haben", sagte Catherine Hogan, eine globale Gesundheitsdiagnostik-Stipendiatin und Gastdozentin im Department of Pathology, die an dem Projekt mit Banaei, Santiago und Futai Nobuyuki, einem Gastwissenschaftler im Maschinenbau, zusammenarbeitet.

Erste Schritte zu einem neuen Test

Tuberkulose greift in der Regel die Lunge des Patienten an, so dass Ärzte, um auf die Tuberkulosebakterien zu testen, die Patienten dazu bringen müssen, Flüssigkeit aus der Lunge zu husten - der Fachbegriff ist Sputum -. Leider kann nicht jeder Sputum aushusten. So haben beispielsweise Kinder und Menschen mit HIV/AIDS Schwierigkeiten, dies zu tun.

Eine Möglichkeit, dieses Problem zu umgehen, wäre die Suche nach Blut und Urin nach Tuberkulosebakterien DNA. Das Problem ist, dass es in der Regel wenig DNA inmitten eines Meeres von Proteinen und anderen Molekülen gibt.

Um ihr Gerät zu entwickeln, musste das Team die relevanten DNA-Bits von allem anderen in Blut und Urin trennen. Während moderne Labore diese Herausforderung bewältigen können, wollte das Team einen Test durchführen, der in einer Arztpraxis mit begrenzter Elektrizität und Ausstattung gut funktioniert. Das bedeutete, eine DNA-Probe so rein wie möglich zu bekommen, indem man so einfach wie möglich eine Methode anwendete, mit der man davonkommen konnte.

Dazu wandte sich Banaei an Santiago, dessen Labor seit mehr als einem Jahrzehnt an der Entfernung von Verunreinigungen aus DNA und Blut arbeitet.

Das Team entwickelte ein System, das die Vorteile nutzt, dass DNA und andere Moleküle, die in Blutplasma und Urin vorkommen, unterschiedliche elektrische Ladungen aufweisen. In einem elektrischen Feld platziert, bewegen sich die Moleküle mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten.

Infolgedessen kann das Team Blut oder Urin in ein elektrisches Feld legen, so dass sie das Gerät über einen USB-Anschluss betreiben können, auf verschiedene Moleküle warten, dann die DNA aufnehmen und Standardtests durchführen, um zu sehen, ob welche von TB-Bakterien stammen. Obwohl das Team noch einige Vorbereitungen an den Proben vornehmen muss, deuten Voruntersuchungen an acht Patienten darauf hin, dass der neue Test einfacher und zuverlässiger ist als bisherige Ansätze.

Nächste Schritte

Als nächstes erhält das Team einen Stanford ChEM-H Seed Grant, um seinen Ansatz zu optimieren und ihn in einer Vielzahl von herausfordernden Situationen zu testen; zum Beispiel müssen sie herausfinden, wie gut er bei Kindern unterschiedlichen Alters funktioniert oder wie gut er bei HIV/AIDS-Patienten in verschiedenen Phasen der Infektion wirkt. Sie müssen auch wissen, wie Faktoren wie Probenfrische oder sogar, ob ein Patient bereits wegen TB behandelt wird, die Genauigkeit des Tests beeinflussen.

Längerfristig hoffen Banaei, Santiago und Kollegen, dass ihr Test zu einem breiteren Ziel der Weltgesundheitsorganisation beitragen kann, die Tuberkulose bis 2050 vollständig zu beseitigen. "Die Geschwindigkeit, mit der es gerade läuft, wir tun nicht genug", sagte Banaei. "Wir brauchen wirklich neue Strategien, um diese Ziele zu erreichen", einschließlich neuer Testmethoden für die Krankheit.