Im Dunkeln leuchtender Schnelltest für Infektionskrankheiten

Forscher der Technischen Universität Eindhoven (TU/e) und der Keio University präsentieren einen praktikablen und zuverlässigen Weg, um auf Infektionskrankheiten zu testen. Hierfür wird ausschließlich ein spezieller leuchtender Papierstreifen, ein Tropfen Blut und eine Digitalkamera benötigt, wie sie in der Fachzeitschrift “Angewandte Chemie” berichten.

Das macht die Technologie nicht nur sehr preiswert und schnell – nach zwanzig Minuten ist klar, ob eine Infektion vorliegt – sondern erspart auch teure und zeitaufwändige Labormessungen im Krankenhaus. Darüber hinaus hat der Test in Entwicklungsländern ein großes Potenzial für die einfache Untersuchung von Tropenkrankheiten.

Der Test erkennt das Vorhandensein von Infektionskrankheiten, indem er nach bestimmten Antikörpern im Blut sucht, die der Körper als Reaktion auf z.B. Viren und Bakterien bildet. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung von handlichen Tests zum Nachweis von Antikörpern als praktikable und schnelle Alternative zu teuren, zeitaufwändigen Labormessungen im Krankenhaus. Zudem setzen Ärzte zunehmend Antikörper als Arzneimittel ein, zum Beispiel zur Behandlung von Krebs oder Rheuma. Damit eignet sich dieser einfache Test auch für eine regelmäßige Überwachung der Dosis solcher Medikamente, um rechtzeitig Korrekturmaßnahmen ergreifen zu können.

Papier bringt Licht ins Spiel

Die Verwendung des von den niederländischen und japanischen Forschern entwickelten Papierstreifens ist ein Kinderspiel. Geben Sie einen Tropfen Blut an die entsprechende Stelle auf das Papier, warten Sie zwanzig Minuten und drehen Sie es um. “Eine biochemische Reaktion bewirkt, dass die Unterseite des Papiers blaugrünes Licht emittiert”, sagt Maarten Merkx, Professor an der Technischen Universität Eindhoven und Forschungsleiter. “Je blauer die Farbe, desto höher die Konzentration der Antikörper.” Eine Digitalkamera, zum Beispiel von einem Handy, reicht aus, um die genaue Farbe und damit das Ergebnis zu bestimmen.

Sensor-Protein

Die Farbe entsteht durch den geheimen Bestandteil des Papierstreifens: ein an der TU/e entwickeltes sogenanntes Lichtsensorprotein. Nachdem ein Blutstropfen auf das Papier gelangt ist, löst dieses Protein eine Reaktion aus, bei der blaues Licht erzeugt wird (sog. Biolumineszenz). In einem zweiten Schritt wird das blaue Licht in grünes Licht umgewandelt. Aber hier kommt der Hinweis: Wenn ein Antikörper an das Sensorprotein bindet, blockiert er den zweiten Schritt. Viel Grün bedeutet wenig Antikörper und umgekehrt bedeutet weniger Grün mehr Antikörper.

Markteinführung innerhalb weniger Jahre

Aus dem Verhältnis von blauem und grünem Licht kann die Konzentration der Antikörper abgeleitet werden. “Sie wissen also nicht nur, ob der Antikörper im Blut ist, sondern auch, wie viel”, sagt Merkx. Durch die präzise Messung des Verhältnisses leiden sie weniger unter Problemen, die andere Biosensoren oft haben, wie zum Beispiel das mit der Zeit schwächer werdende Signal. In ihrem Prototyp testeten sie erfolgreich drei Antikörper gleichzeitig auf HIV, Grippe und Denguefieber. Merkx erwartet, dass der Test innerhalb weniger Jahre kommerziell verfügbar sein wird.