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Automatisierte DBS-Analytik Trockenbluttest auf SARS-CoV-2-Antikörper

Autor / Redakteur: Guido Deußing* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Mittels serologischer Verfahren lassen sich Pathogene im Blutserum nachweisen. Wie effizient und den Gegebenheiten angepasst die Diagnostik verläuft, hängt von der Form ab, in der die Probe vorliegt, und der Analysetechnik. Die effizient automatisierte Untersuchung von Trockenblutproben birgt Mehrwerte, wie Forschende zeigen.

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Abb. 1: Um Erreger wie das Coronavirus SARS-CoV-2 bekämpfen zu können, muss man sie zunächst einmal bestimmen. Ein Weg sind Immunassays.
Abb. 1: Um Erreger wie das Coronavirus SARS-CoV-2 bekämpfen zu können, muss man sie zunächst einmal bestimmen. Ein Weg sind Immunassays.
(Bild: ©Production Perig - stock.adobe.com)

Kein Virus oder Bakterium gelangt in unseren Körper, ohne von unserem Immunsystem registriert zu werden. Mitunter dauert es nur wenige Minuten, bis ein Fremdkörper als „alter Bekannter“ identifiziert, nur wenige Stunden bis er von der körpereigenen Abwehr eliminiert ist. Ergibt die Mustererkennung des Immunsystems eine fremde Struktur, kann es länger dauern, bis der Organismus eine geeignete Verteidigungsstrategie entwickelt hat. Eine Speerspitze bilden Antikörper, Eiweißstoffe, die als Immunglobuline (IG) bezeichnet werden: Sie attackieren und markieren den Feind, so dass ihn andere Zellen des Immunsystems erkennen und vernichten können.

Eindringlinge, die das Immunsystem herausfordern, werden als Antigene bezeichnet. Die Bezeichnung leitet sich her von der Formulierung „Anti-body gene-rator“, zu Deutsch Antikörper-Erzeuger. Die Bestimmung von Antikörpern liefert Informationen über die Art eines Krankheitserregers sowie das Ausmaß und den Fortschritt einer Infektion oder Erkrankung. Aktuellstes Beispiel ist die Bewältigung bzw. Eingrenzung der vom SARS-CoV-2-Virus ausgelösten Erkrankung Covid-19.

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Mit Blick auf die von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) derzeit erklärte Pandemie sowie künftig denkbare und mögliche epidemische Lagen, in denen Zeit ein rares Gut ist, erfüllen serologische respektive immunologische Schnelltests (Immunassays) eine wichtige Funktion, nicht zuletzt als Indikator für das Ausmaß der Ausbreitung eines Erregers wie auch als Orientierung für medizinische und poli­tische Entscheidungen und Maß­nahmen.

SARS-CoV-2-Antikörpertests – Schnelle Antworten gefragt

Im Fachjournal Analytical Science Advances [1] stellen Forschende vom Institut für Biochemie an der Deutschen Sporthochschule Köln, von der Europäischen Beobachtungsstelle für neue Dopingsubstanzen (EuMoCEDA) und dem Analysegerätehersteller Gerstel aus Mülheim an der Ruhr ein Routineverfahren vor, das nach eigenen Angaben zur Etablierung umfassender SARS-CoV-2-Antikörpertests aus getrockneten Blutstropfen (Dried Blood Spots, DBS) beiträgt.

Die Verwendung von DBS als alternativer Matrix biete laut Knoop et al. Vorteile. Unter anderem erfolge die Probenahme ohne Venenpunktion, folglich ohne Einsatz medizinisch qualifizierten Personals. Und die Proben ließen sich sicher und gefahrlos mit der Post transportieren, bei Raumtemperatur lagern sowie effizient analysieren. Inwieweit sich diese Annahmen im Kontext der Bestimmung von Antikörpern bewahrheiten und zudem ein Pandemie-bedingter hoher Probendurchsatz möglich und machbar ist, darüber wurde bereits vor einiger Zeit spekuliert [2]. Nun wurde dies von den Forschenden aus dem Rhein-Ruhr-Gebiet überprüft. Dazu verglichen sie verschiedene Vorgehensweisen der Probenahme und Probenvorbereitung, sprich die DBS-Analytik mit jener der klassischen Untersuchung von Blutserumproben.

Antikörpertiter als Indikator für SARS-CoV-2-Infektion

Bis dato sind verschiedene analytische Testverfahren zugelassen, mit denen der Versuch unternommen wird, ein Bild vom Infektionsgeschehen rund um das neue Coronavirus zu erlangen. Der Erreger, klassifiziert mit der Bezeichnung „Schweres Akutes Respiratorisches Syndrom (SARS)“ löst Lungenentzündungen und Gefäßerkrankungen aus mit zum Teil lebensgefährlichen und tödlichen Krankheitsverläufen. Goldstandard in der Bestätigung einer SARS-CoV-2-Infektion ist die Real-Time Reverse-Transcription-Polymerase Chain Reaktion (RT-PCR). Sie dient dem Nachweis definierter Nukleinsäuresequenzen, deren Auffinden als Beweis für eine bestehende Infektion angesehen wird. Neben der RT-PCR spielen auch serologische respektive immunologische Tests eine wichtige Rolle.

So genannte Immunassays gehören zu den Standardverfahren in der Bioanalytik und der Immundiagnostik und fokussieren auf die Bestimmung von Antikörpern bzw. Antigenen, und zwar nicht zuletzt im Serum, dem flüssigen Anteil geronnenen Blutes; hier liegt der Ursprung für die Bezeichnung serologisch. Mithilfe serologischer Testmethoden sei man in der Lage, berichten Knopp et al. [1], die Antwort des Immunsystems auf eine vorliegende Infektion sowie deren Stadium und Verlauf zu ermessen, etwa anhand der Unterscheidung verschiedener Antikörper: Immunglobulin M (IgM) tritt drei bis sieben Tagen nach einer Infektion auf, Immunglobulin G (IgG) nach sieben bis 25 Tagen.

Beide Immunglobuline erkennen charakteristische Oberflächenstrukturen von Krankheitserregern, sprich Antigene, und markieren sie für bestimmte Leukozyten, die die Erreger hierauf erkennen und attackieren. IgMs lösen obendrein eine Generalmobilmachung des Immunsystems aus, verbunden mit einer kaskadenartigen Aktivierung verschiedener Proteine respektive Antikörper, schreiben die Forschenden. Bekannt sei auch, dass die absolute Intensität der Antikörperproduktion mit dem klinischen Schwergrad korreliere. Der Blick auf die IG-Konzentration ließe demnach Rückschlüsse auf die Wirksamkeit von Impfstoffen und Impfprogrammen zu. In der Diskussion steht auch die Frage, ob das frühe Auftreten von IgG in enger zeitlicher Verknüpfung mit spezifischen Krankheitssymptomen auf eine Reinfektion mit demselben Virus oder einer neuen Virusvariante hindeute sowie auf eine mögliche Immunität des Patienten.

Mehrwert von Immunassays

Um frühzeitig die richtigen therapeutischen und politischen Maßnahmen zur Eindämmung einer Epidemie oder Pandemie einzuleiten, kommt es auf ein rasches Erkennen der Infektionslage an. Serologische Testverfahren liefern in kurzer Zeit wertvolle Informa­tionen. Sie sind empfindlich, vergleichsweise sicher, einfach zu handhaben und erfordern nur geringe Proben- und Reagenzmengen. Ihre Funktionsweise basiert vereinfacht gesagt darauf, dass Antikörper mit Antigenen in Kontakt gebracht werden. Anschließend wird ein Reagenz hinzugegeben, das gebundene Antikörper bzw. Antigene enzymatisch mit anderen Antikörpern oder Antigenen koppelt, sicht- und nachweisbar etwa anhand einer Farbreaktion.

Knoop et al. verwendeten für ihre Antikörperbestimmung das Immun­asssay SARS-CoV-2-AK Eclia (Roche), mit dem Blut und Serum untersucht werden. Das Nachweis­prinzip basiert auf einer elektrisch induzierten Chemolumineszenz nach Bildung eines Sandwichkomplexes, bei dem vorhandene SARS-CoV-2-Antikörper von zwei Nukleokapsid-Antikörpern angegriffen werden, von denen einer mit einem Tris(2,2‘-bipyridyl)ruthenium(II)-Komplex markiert ist [1]. Das Eclia-Immunassay dient dem Zweck, Antikörper zu bestimmen, die sich auf eine Infektion zurückführen lassen und nicht das Ergebnis einer Impfung seien, schreiben die Forschenden. Ausgeführt wird der Antikörpertest im Immunassay-Analysator Cobas E411 (Roche).

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