Ein präziser Point-of-Care Analyzer zur Früherkennung von Ebola

Angetrieben von der ehrgeizigen Zielsetzung, das Ebola-Virus im Blut schon in einem sehr frühen Stadium festzustellen, um die weitere Übertragung auf ein Minimum zu reduzieren, haben die Firmen STMicroelectronics und Clonit in Zusammenarbeit mit dem Lazzaro-Spallanzani-Institut, dem nationalen italienischen Institut für Infektionskrankheiten, in nur wenigen Wochen den Prototyp eines tragbaren Analyzers entwickelt, mit dem sich das Ebola-Virus in weniger als 75 Minuten detektieren lässt. Der portable Analyzer basiert auf einer molekularbiologischen Technik, die als ‚Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion‘ (Real-Time Polymerase Chain Reaction – RT-PCR) bezeichnet wird. Der nächste Schritt im Zuge der Entwicklung des Analyzers besteht darin, die Point-of-Care-Lösung zur Ebola-Erkennung so zu optimieren, dass sie sich für den Einsatz in großem Stil eignet. Dazu gehört die Minimierung des Infektionsrisikos bei der Handhabung des biologischen Probenmaterials sowie die Senkung der Kosten. Diese Anstrengungen ebnen den Weg zur Einführung schneller Diagnosetests für Ebola und zahlreiche weiteren Viren, die deutlich stärker verbreitet sind. Der Prototyp des Analyzer-Kits wurde vom Spallanzani-Institut erfolgreich auf Einhaltung der einschlägigen internationalen Normen geprüft. Das Institut ist eine von zwei italienischen Einrichtungen, die vom italienischen Gesundheitsministerium zu Referenzzentren für die Versorgung und Behandlung von Ebola-Kranken ernannt wurden. Das Kit benötigt nur wenige Mikroliter Blut, um das Vorhandensein des Ebola-Virus mit extremer Genauigkeit zu detektieren. Die Genauigkeit des Ergebnisses wurde mit einer bis zu eine Million mal verdünnten Blutprobe bestätigt. Die Tatsache, dass die hohe Empfindlichkeit des Tests die Detektierung des Virus bereits in einem sehr frühen Stadium ermöglicht, kann erheblich dazu beitragen, die Ausbreitung der gefährlichen Krankheit einzudämmen. Das Kit besteht aus den folgenden Hauptkomponenten: - Einem Extraktor, mit dem die Blutprobe zur Extraktion der Virus-RNA versehen wird. - Einem briefmarkengroßen Silizium-Mikrochip aus der Entwicklung der Labors von STMicroelectronics in Agrate Brianza und Catania. Im Mikrometer-Maßstab reproduziert dieser als miniaturisierter Reaktor fungierende Chip den gesamten Prozess der Amplifikation und des Screenings des extrahierten genetischen Materials mit der extrahierten RNA. Anschließend erfolgt die reverse Transkription zu einer DNA und die Amplifikation nach der RT-PCR-Methode. - Spezifischen Reagenzien aus der Entwicklung von Clonit, mit denen der Mikrochip zuvor versehen wird, um eine quantitative RT-PCR (zur Bestimmung der Viruslast) durchzuführen. Dies geschieht im Einklang mit allen Normen und Kontrollen, die von den internationalen Qualitätssicherungs-Vorschriften verlangt werden. - Einem ebenfalls von STMicroelectronics entwickelten, portablen optischen Lesegerät. Dieses erkennt das Vorhandensein der Viren-DNA in der Probe und schickt die Daten an einen PC, der die Daten aufbereitet und in grafischer Form ausgibt. Abgesehen von der Genauigkeit ist die Lösung auch aufgrund ihrer Schnelligkeit und Kompaktheit überaus nützlich für dringende Fälle sowie für Diagnosen im Feld. „Dieser Test wird entscheidende Konsequenzen für die Medizin und die Volksgesundheit haben“, unterstreicht Giuseppe Ippolito, wissenschaftlicher Direktor am Spallanzani-Institut. „Die rasche Diagnose mit dem Ziel der Identifikation von Ebola-erkrankten Patienten würde die umgehende Umsetzung von Isolationsmaßnahmen ermöglichen. Hierdurch würde nicht nur das Risiko der Ausbreitung der Infektion in der Öffentlichkeit gesenkt, sondern es könnte auch umgehend die richtige Behandlung des Patienten eingeleitet werden.“ Valerio Fabio Alberti, Sonderbeauftragter am Spallanzani-Institut, ergänzt: „Mit der Entwicklung dieser Technik erfüllt das Institut einmal mehr die Forderung der wissenschaftlichen Gemeinschaft und des Landes nach der Entwicklung der Schlüsseltechnologien zur Bekämpfung von Infektionskrankheiten.“ Andrea Cuomo, Corporate Vice President, Advanced Projects bei STMicroelectronics, erklärt: „Wir sind stolz, unsere innovativen Fähigkeiten und unser fundiertes Technologie-Portfolio in den Dienst der Menschheit zu stellen und damit unseren Beitrag zum Kampf gegen eine ernste Epidemie zu leisten, die die gesamte Weltbevölkerung bedrohen könnte. Die Forschung von STMicroelectronics demonstriert hiermit auch einmal mehr ihre Fähigkeit, der Mikroelektronik neue Einsatzmöglichkeiten zu erschließen.“ Carlo Roccio, Chief Executive Officer von Clonit , fügt hinzu: „Für mich ist diese Errungenschaft der biomedizinischen Forschung Italiens ein hervorragendes Beispiel für die Zusammenarbeit zwischen öffentlichen und privaten Organisationen.“ Die Partner sind jetzt gemeinsam mit weiteren führenden Industrieunternehmen auf diesem Sektor dabei, ein integriertes, vollkommen eigenständiges und vollautomatisches Krankheitserkennungs-System zu evaluieren, das mehrere Analysen gleichzeitig mit einer großen Zahl von Proben durchführen kann. Die Zeitoptimierung im Verbund mit der Portabilität, Automatisierung und Integration der Lösung wird weitere Kostensenkungen ermöglichen und einen effizienteren Prozess hervorbringen, bei dem sich die menschliche Intervention auf das Ziehen der Proben beschränkt. So werden die Voraussetzungen für ein bezahlbares Screening auf Ebola und andere Viren geschaffen. „Die brillanten Ergebnisse dieser Kooperation spornen unser Institut an, noch entschlossener seiner Mission zu folgen, die Entwicklung und Validierung neuer Technologien zu fördern und zusätzlich den Transfer dieser neuen Technologien in das nationale Gesundheitssystem zu testen“, bemerkt abschließend Valerio Fabio Alberti vom Spallanzani-Institut.