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Tragbares Diagnosesystem COVID-19 für schnelle Vor-Ort-Tests

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Das COVID-19-Screening kann bald direkt an verschiedenen Teststationen durchgeführt werden, und die Patienten können ihre Testergebnisse etwa eine Stunde nach der Entnahme eines Nasenabstrichs erhalten. Ein Forscherteam der National University of Singapore (NUS) hat ein tragbares COVID-19 Mikro-PCR-Diagnosesystem - genannt Epidax - entwickelt, das ein schnelles und genaues Vor-Ort-Screening von Infektionskrankheiten ermöglicht und den Zeitaufwand für die Analyse von Patientenproben erheblich reduziert.

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Der Polymerase-Kettenreaktionstest (PCR), der gegenwärtig für die COVID-19-Diagnose verwendet wird, muss in spezialisierten Testeinrichtungen durchgeführt werden, und es dauert einige Stunden oder einige Tage, bis die Ergebnisse bekannt gegeben werden.

Ein zehnköpfiges Team des NUS Institute for Health Innovation & Technology (iHealthtech) unter der Leitung des Institutsdirektors Professor Lim Chwee Teck hat in einer Rekordzeit von zwei Monaten ein neuartiges Diagnosesystem von Grund auf neu entwickelt. Ein Projekt dieser Größenordnung würde in der Regel mindestens ein bis zwei Jahre in Anspruch nehmen.

"Die COVID-19-Pandemie hat weltweit beispiellose gesundheitliche, wirtschaftliche und soziale Herausforderungen mit sich gebracht. Bis ein Impfstoff gegen das Coronavirus zur Verfügung steht, ist die Intensivierung der Tests ein entscheidender erster Schritt, um die Ausbreitung der Krankheit einzudämmen und den positiv getesteten Personen eine angemessene medizinische Versorgung zu gewährleisten. Diese Tests nehmen jedoch Zeit in Anspruch und sind mit hohen Kosten für Personal und Ausrüstung verbunden. Wenn wir das Coronavirus schnell nachweisen können, können wir es besser eindämmen. Epidax bietet eine wirksame Lösung, um diese Einschränkungen anzugehen", sagte Prof. Lim.

Epidax, ein auf Mikrofluidik basierendes PCR-Diagnosesystem, hat etwa die Größe eines Toasters und ist sehr tragbar. Es kann schnell und einfach vor Ort zum Screening von Virusinfektionen eingesetzt werden. Gegenwärtig werden Nasenabstrichproben zunächst in einer Klinik oder an einem Testort gesammelt und zur Verarbeitung an ein Labor geschickt, um die RNA zu extrahieren, bevor der PCR-Test durchgeführt wird.

Das Epidax-System verwendet einen speziell entwickelten Mikrofluidik-Chip, der Mikrokanäle enthält, in denen die Proben verarbeitet werden. Durch den Einsatz der Mikrofluidik-Technologie ist das System in der Lage, eine kleinere Probenmenge zu verarbeiten, um eine COVID-19-Infektion schneller nachzuweisen. Mit einem Reagenz, das sowohl RNA-Extraktion als auch Amplifikation auf dem Chip ermöglicht, kann der PCR-Test direkt nach der Entnahme einer Nasenabstrichprobe durchgeführt werden, wodurch der Zwischenschritt der RNA-Extraktion umgangen wird. All diese Merkmale minimieren die Probenhandhabung erheblich und verkürzen die Test- und Wartezeit, so dass die Patienten ihre Testergebnisse in etwa einer Stunde erhalten können.

Das NUS-Forschungsteam validierte das Epidax-System gegen bestehende PCR-Systeme und stellte fest, dass das Epidax-System die gleiche oder sogar eine höhere Sensitivität aufweist als einige der derzeitigen PCR-Systeme. Tatsächlich kann die Nachweisempfindlichkeit mindestens 10 Kopien der RNA pro Mikroliter Probe erreichen. Das Team arbeitet derzeit an der Verbesserung der Nachweisgrenze mit dem Ziel, eine Kopie der RNA pro Mikroliter Probe zu erreichen.

Prof. Lim erklärte: "Der Standard-PCR-Diagnosetest ist derzeit der Goldstandard, der in einem zentralisierten Labor durchgeführt wird, um eine SARS-CoV-2-Virusinfektion zu identifizieren. Unser Epidax-System ist ein einzigartiges mikrofluidisches Chip-basiertes Diagnosesystem, das den PCR-Test vor Ort für das schnelle Screening von Infektionen durchführen kann, sei es in einer örtlichen Klinik, einem Pflegeheim oder am Flughafen. Auf diese Weise können wir infizierte Personen schnell identifizieren und rasch Maßnahmen zur Verhinderung der Übertragung ergreifen"

Das NUS-Team hat ein Patent für diese Erfindung angemeldet und ist in Gesprächen mit einem Medizintechnikunternehmen, um diese Technologie zu kommerzialisieren. Prof. Lim sagte: "Wir sind sehr daran interessiert, unser tragbares Mikro-PCR-Diagnosesystem weiterzuentwickeln, das sogar zu Hause eingesetzt werden kann. Mit den derzeitigen Fortschritten in Wissenschaft und Technologie halte ich dies in naher Zukunft für sehr gut machbar"