Montag, 26. September 2022

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Medizin
Ein Schnelltest für Malaria

Jährlich sterben etwa eine Million Menschen an Malaria. Rund um den Globus arbeiten Forschergruppen an Diagnose-Schnelltests, die ohne langwierige Blutuntersuchungen auskommen und direkt vor Ort eingesetzt werden können. Nun wurde im Fachmagazin "Nature Medicine" ein neuer, vielversprechender Ansatz vorgestellt.

Von Jochen Steiner | 01.09.2014

    Es begann vor fünf Jahren: Damals traf sich Jongyoon Han mit einem Kollegen, um sich auszutauschen und neue Entwicklungen zu diskutieren. Am Ende des Treffens stand eine Idee im Raum: die beiden Wissenschaftler wollten eine weit verbreitete Krankheit diagnostizieren, und zwar schnell, kostengünstig und direkt bei den betroffenen Menschen.
    "Malaria ist vor allem in einer Gegend wie Südwest-Asien ein großes Problem. Deshalb ist das Interesse in der Gesellschaft groß, und auch wir wollten uns mit dieser Infektionskrankheit befassen."
    Jongyoon Han ist Professor für Elektro- und Biotechnik am Massachusetts Institute of Technology in Cambridge in den USA. Immer mal wieder arbeitet er auch an einem Ableger des Instituts in Singapur.
    "Weil die Kernspinresonanzspektroskopie winzige Mengen von magnetischen Partikeln aufspüren kann, haben wir uns überlegt, sie für die Diagnose von Malaria einzusetzen."
    Aber wie ist der Zusammenhang zwischen magnetischen Partikeln und Malaria?
    Die Infektionskrankheit wird von Anopheles-Mücken auf den Menschen übertragen. Beim Stechen kommen die Erreger, einzellige Parasiten der Gattung der Plasmodien, in den menschlichen Körper. Dort dringen sie in die roten Blutkörperchen ein, um sich in ihnen zu vermehren. Die Plasmodien ernähren sich unter anderem vom Hämoglobin.
    "Als Nebenprodukt entstehen dabei magnetische Nanopartikel, und zwar kristallines Hämozoin. Dieses magnetische Hämozoin in den infizierten roten Blutkörperchen können wir mit einem Kernspinresonanzspektrometer messen."
    Den Spektrometer für den mobilen Einsatz modifiziert
    In solch einem Spektrometer wird die zu untersuchende Blutprobe einem starken Magnetfeld ausgesetzt. Dann werden Radiowellen-Pulse durch die Probe geschickt. Die daraus resultierenden Signale werden ausgewertet und die Forscher können feststellen, ob sich im Blut Malaria-Erreger befinden.
    Kernspinresonanzspektrometer sind normalerweise recht große, unhandliche Geräte. Dem Team um Han ist es jedoch gelungen, das Spektrometer auf die Größe einer kleinen Box mit zehn Zentimeter Kantenlänge zu schrumpfen. Auch andere Forschergruppen haben das bereits geschafft, doch Han und seine Kollegen sind die ersten, die solch ein tragbares Spektrometer für die Diagnose von Malaria einsetzen.
    "Als erstes haben wir im Labor menschliches Blut mit Plasmodien versetzt und Proben dieses Blutes mit unserem Spektrometer untersucht."
    Früherer und schnellerer Nachweis als bislang
    Das Ergebnis: Bereits 0,75 Mikroliter Blut reichen aus, um die Malaria-Erreger sicher ausfindig zu machen, und das innerhalb von fünf bis zehn Minuten. Danach folgte ein Tierversuch mit Mäusen. Die Forscher infizierten einige Tiere mit Plasmodien.
    "Wir haben den Mäusen im Laufe der Zeit mehrfach Blut abgenommen und untersucht. Unsere Frage war: Wie früh können wir eine Malaria-Erkrankung feststellen? Im Vergleich zu heute angewendeten Verfahren können wir mit unserem eine Erkrankung viel früher nachweisen."
    Viel früher und viel schneller, in nur wenigen Minuten, das sieht der Biotechnologe als Hauptvorteil seiner Methode. Doch der Weg bis zum Einsatz des Spektrometers vor Ort ist noch weit: Klinische Studien am Menschen stehen noch aus. Außerdem muss das Gerät den Sprung vom Prototyp zur Serienreife schaffen. Dann würde es wohl einige hundert bis 2000 US-Dollar kosten, eine einzelne Blutuntersuchung wäre aber sehr günstig, so Han, da die Proben nur kurz zentrifugiert werden müssen. Eine weitere Aufbereitung sei nicht nötig. Danach steckt ein Arzt die Blutprobe ins Spektrometer, wartet ein paar Minuten und weiß dann, wen er wegen einer Malaria-Erkrankung behandeln muss und wen nicht.