Schneller, belastbarer Test auf Kontamination mit Mikroorganismen
Krankheitserreger wie Legionellen, Pseudomonas, Giardia/Cryptosporidium, Salmonellen, Campylobacter oder pathogene E. coli sind Hauptverursacher menschlicher Krankheiten, die wiederum deutliche wirtschaftliche Einbußen zur Folge haben. Doch der aktuelle Goldstandard bei Tests basiert auf Kulturen und es kann mehrere Tage bis zu zwei Wochen dauern bis ein Ergebnis vorliegt, was die Behandlung verlängert und verteuert. Das im Rahmen von Horizont 2020 von der EU finanzierte Projekt CellCount hat sich mit diesem Problem beschäftigt und ein revolutionäres System für mikrobiologische Tests entwickelt, das aus einem Instrument und Einweg-Kits zur Detektion besteht. Es basiert auf zwei Hauptprinzipien: immunomagnetische Separation (IMS) zur Isolierung und Aufkonzentrierung pathogener Zellen sowie Durchflusszytometrie zur Detektion und Zählung. Das Instrument von CellCount ist ein automatisiertes Auftischgerät, das in nur einem Schritt arbeitet. Dadurch sind mobile Analysen vor Ort möglich sowie schnelle Ergebnisse und damit wirksame Gegenmaßnahmen. „Cellcount liefert in weniger als einer Stunde Ergebnisse, zudem bietet es erweiterte Auflösung und Genauigkeit, und weil es tragbar ist, stellt es weniger Anforderungen an den Nutzer und ist leicht zu bedienen“, sagt Projektkoordinator Dr. Hans-Anton Keserue. Schnelle Detektion Die IMS-Methode bindet Magnetpartikel an die Oberfläche des Zielorganismus und isoliert diese durch ein externes Magnetfeld von der Begleitflora. Zu den grundlegenden Elementen der IMS gehören Testreagenzien (Antikörper und magnetische Nanopartikel) zur schnellen Detektion spezieller Krankheitserreger, mikrofluidische Kartuschen (mit einem Lab-on-a-Chip) zur Isolation und das Instrument zur Automatisierung des Prozesses. Antikörper für einen spezifischen Krankheitserreger werden mit magnetischen Nanopartikeln verbunden und sind in dem schnellen Detektionstest enthalten. Die Zellen werden zusätzlich mit fluoreszenten Markern gefärbt, die ihr Vorkommen und ihre Viabilität anzeigen. Dr. Keserue: „Mit der Probenanalyse auf Zellebene und der Unterscheidung lebensfähiger von toten Zellen ist das Testsystem von CellCount durchaus in einer Position, der neue Goldstandard in der Pathogendetektion und Qualitätskontrolle zu werden.“ Eine Probe von vorbehandeltem Wasser oder einem Lebensmittel wird mit den Schnelltestreagenzien vermischt und die Zielorganismen damit magnetisch gekennzeichnet. „Die mikrofluidische IMS-Kartusche ist so gestaltet, dass sie wie eine gängige Mikrotiterplatte verwendet werden kann und darum wird die Probe direkt in die jeweiligen Näpfchen auf der Kartusche pipettiert. Die Kartusche wird dann in das Instrument eingeführt, wo die IMS abläuft, d. h. die Lösungen werden durch die mikrofluidischen Kanäle geleitet und gleichzeitig wird ein externes statisches Magnetfeld erzeugt“, erklärt Dr. Keserue. Leicht zu verwenden Mikrofluidische Kartuschen sind wie Standard-Mikrotiterplatten als Einwegprodukte konzipiert, deshalb enthält CellCount ein passendes Durchflusszytometriemodul, dass in den Einwegkartuschen zum Einstaz kommt. „Daraus ergibt sich eine radikale Vereinfachung der Probenbearbeitung und das Instrument ist fast wartungsfrei. Darum liefert die Detektion einzelner Zellen mit Durchflusszytometrie schnelle, belastbare und hochaufgelöste Daten“, so Dr. Keserue abschließend. Dort wo Wassersicherheit höchste Priorität hat, wird CellCount von unschätzbarem Wert sein – in Krankenhäusern, bei Herstellern von Wasseraufbereitungsanlagen, in Kläranlagen sowie bei Herstellern von Mineralwasser, in Hotels, auf Kreuzfahrtschiffen und bei Betreibern von Kühltürmen. Außerdem wird der schnelle und kosteneffziente Test von CellCount der EU dabei helfen, bei Technologien zur Überwachung der mikrobiologischen Kontamination von Wasser, Getränken und Lebensmitteln, eine führende Position einzunehmen.
Schlüsselbegriffe
CellCount, immunomagnetische Separation (IMS), Kartusche, mikrobiologisch, Durchflusszytometrie
