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Labor-auf-Chip"-Test könnte COVID-19-Immunreaktion schneller nachweisen als derzeitige Antikörper-Tests

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Ein neuer Antikörpertest, der von Forschern entwickelt wird, hat das Potenzial, das Vorhandensein von Antikörpern, die als Reaktion auf COVID-19 gebildet werden, schneller und mit größerer Genauigkeit nachzuweisen als derzeitige Antikörpertests.

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Herkömmliche Immunsensor-Antikörpertests zeigen in der Regel nur langsam Ergebnisse und sind häufig ungenau. Forscher der Southern Methodist University (Dallas, TX, USA), die den neuen Test entwickeln, schätzen, dass der "Lab on a Chip"-Test Immunreaktionen auf Coronaviren in zwei bis drei Minuten nachweisen könnte, und zwar mit nur einem Tropfen Blut. Die Materialien, die zur Herstellung des Tests verwendet werden, sind preiswert, was zu einer kostengünstigen Massenproduktion führen sollte. Der Chip hat einen Durchmesser von zwei Zentimetern, und das Gerät ist so einfach, dass auch Personen ohne medizinische Ausbildung in der Lage sein sollten, den Test durchzuführen.

Der Test, der den Namen Multiplexed Assay for the Immune Response to COVID-19 (MAIRC) trägt, sucht nach Anzeichen dafür, dass das Immunsystem einer Person irgendwann auf das Coronavirus im Körper reagiert hat. Insbesondere werden menschliche IgG-, IgM- und IgA-Antikörper nachgewiesen, die produziert werden, wenn jemand mit dem Virus infiziert ist oder war. Der Test wird durchgeführt, indem ein Tropfen Blut auf einen Mikrofluidik-Chip gegeben wird, der zur Analyse winziger Flüssigkeitsmengen verwendet wird. Ein in den Mikrochip eingebetteter Filter extrahiert Plasma aus der Blutprobe. Der Chip wird dann in ein elektronisches Gerät gesteckt, das durch elektrische Messungen feststellt, ob bestimmte Antikörper im Plasma vorhanden sind. Die gleiche Technologie kann potenziell zum Nachweis anderer Krankheiten verwendet werden, bei denen eine Antikörper-Antigen-Bindung bekannt ist.

Der Test kann überall über ein Smartphone durchgeführt werden. Eine zusätzliche Nachweismethode, mit der gemessen wird, wie viel von jedem Antikörpertyp - IgG, IgM oder IgA - in einer Probe gefunden wird, ermöglicht es den Ärzten, die Genesung einer Person auf COVID-19 besser zu verfolgen. Aufgrund des zusätzlichen Erkennungsschritts dauert es zwei bis drei Minuten, bis jemand, der "Lab on a Chip" zur COVID-Erkennung verwendet, die Ergebnisse auf seinem Smartphone hat. In einem Versuch hat eine frühere Version des Geräts IgG-Antikörper in 60 Sekunden mit einer kleinen Probe (nur ein ng/ml) von im Labor gekauften Antigenen und Antikörpern präzise nachgewiesen. Die Präzision und Geschwindigkeit des "Lab on a Chip" sind zum Teil auf mehrere Innovationen zurückzuführen. Eine davon ist die Verwendung von elektrothermischen Wechselstromflüssen (ACET), um Antikörper im Blutplasma näher an die Sensoroberflächen im Chip zu bringen, so dass sie nachgewiesen werden können.

Der nächste Schritt in der Forschung wird das Testen der Empfindlichkeit und Spezifität des Geräts mit im Labor gekauften menschlichen Plasmaproben sein, die mit im Labor gekauften Antikörpern versetzt sind. Die Forscher werden dann das Gerät an Plasma von tatsächlichen COVID-Patienten testen, bevor es der Öffentlichkeit zugänglich gemacht wird. Die Forscher schätzen die Kosten für das elektronische Gerät zum Auslesen des Chips auf etwa 15 bis 20 US-Dollar. Die Kosten für die Einwegpatrone, in die ein Tropfen Blut fließt, würden wahrscheinlich weniger als 1 USD betragen.

"Es gibt einige andere Techniken zum schnellen Nachweis von Antikörpern ohne teure Laborausrüstung, aber sie leiden unter Empfindlichkeits-, Genauigkeits- und Konsistenzproblemen", sagte J.-C. Chiao, einer der leitenden Forscher hinter dem "Lab on a Chip"-Test. "Unser ultimatives Ziel ist es, quantifizierbare, genaue, schnelle und kostengünstige Diagnosemethoden zu schaffen, die auf dem Nachweis von menschlichen IgG-, IgM- und IgA-Antikörpern basieren. Das gibt es derzeit nicht, und es hätte angesichts der verheerenden Auswirkungen dieser Coronavirus-Pandemie einen tiefgreifenden und bedeutenden Einfluss auf die Welt."