Infektionen und Krebs

Neuartiger Bluttest für eine stark beschleunigte Diagnostik

Anomalien von Größe oder Steifigkeit der Blutkörperchen sind charakteristisch für Infektionen wie Malaria oder Leukämie. Mit der Verformbarkeitszytometrie lassen sie sich in wenigen Minuten ermitteln.

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Messchip zur Verformbarkeitszytometrie unter dem Mikroskop: Die Blutkörperchen strömen von rechts nach links. Im schmalen Messkanal (links) werden die krankheitsspezifischen Deformationen ermittelt.

Messchip zur Verformbarkeitszytometrie unter dem Mikroskop: Die Blutkörperchen strömen von rechts nach links. Im schmalen Messkanal (links) werden die krankheitsspezifischen Deformationen ermittelt.

© Daniel Klaue/ZELLMECHANIK DRES

DRESDEN. Mit der "Echtzeit-Verformbarkeitszytometrie" lassen sich Tausende von Zellen in einem Blutstropfen in nur wenigen Minuten auf ungewöhnliche Erscheinungen und Verformbarkeit hin untersuchen. Dieser neuartige Bluttest verspricht, die Diagnose vieler Krankheitsbilder wie Leukämie, Malaria, bakterielle oder virale Infektionen zu beschleunigen. Das wiederum kann zu einem schnelleren und genaueren Therapiebeginn führen, berichtet ein internationales Forscherteam mit Professor Jochen Guck von der Technischen Universität (TU) Dresden im Fachblatt "eLife" (eLife 2018; 7: e29213).

Erste entscheidende Informationen

Ein Bluttest ist häufig die erste Maßnahme, um bei einem Patienten unklare Symptome wie Fieber, Übelkeit oder Kurzatmigkeit abzuklären, erinnert der Forschungsgruppenleiter am Biotechnologischen Zentrum (BIOTEC) in einer Mitteilung der TU. Je schneller die Ergebnisse der Diagnostik vorliegen, desto früher und häufig auch wirksamer lässt sich therapieren. Einer der ersten Schritte ist meist ein vollständiges Blutbild, bei die Anzahl der verschiedenen Blutkörperchen in der Probe ermittelt wird. Die Informationen daraus haben sich als sehr nützlich erwiesen. Eine große Zahl von Leukozyten ist zum Beispiel ein Hinweis auf eine Infektion. Aber eine erhöhte Zahl weißer Blutkörperchen kann verschiedene Ursachen haben, sodass für eine spezifische Diagnose diese Information allein oft nicht ausreicht.

Um die Ergebnisse eines kompletten Blutbildes zu ergänzen, gibt hunderte mögliche Tests. Damit lassen sich zum Beispiel Bakterien identifizieren oder die Konzentration bestimmter Moleküle im Blut messen. Aber welcher Test den wichtigen Anhaltspunkt gibt, der die Ursache einer Krankheit aufdecken könnte, lässt sich häufig nur schwer vorhersagen. Obwohl jede weitere Untersuchung dazu beiträgt, die endgültige Diagnose einzugrenzen, wird die Diagnostik immer preisintensiver und zeitaufwendiger.

Es ist daher wichtig, aus der ersten Blutuntersuchung durch die Messung anderer Eigenschaften der Blutkörperchen entscheidende Informationen gewinnen. Dass Forscherteam nutzt dazu die sogenannte "real-time deformability cytometry" (RT-DC). Diese Methode zwingt die Blutzellen in einem kleinen Tropfen Blut dazu, extrem schnell durch einen engen mikrofluidischen Kanal zu fließen, während sie von einer schnellen Kamera aufgenommen werden. Ein Computer-Algorithmus kann dann die Größe und Steifigkeit der Blutzellen in Echtzeit analysieren.

Spezifisch für Malaria oder Krebs

Die Forscher haben nun gezeigt, dass dieser Ansatz charakteristische Veränderungen erkennen kann, die die Blutzellen als Folge von Malaria, Sphärozytose sowie bakteriellen und viralen Infektionen oder auch Leukämie betreffen. Darüber hinaus können viele tausend Blutkörperchen in wenigen Minuten gemessen werden – schnell genug, um als diagnostischer Test geeignet zu sein.

Pro Sekunde 1000 Zellen geprüft

"Die 36.000-fache Steigerung des Messdurchsatzes von 100 Zellen pro Stunde mit bisherigen Techniken zur Messung der Zellsteifigkeit auf jetzt 1000 Zellen pro Sekunde mit der neuen Technik, die wir in den letzten Jahren erreicht haben, war bereits bemerkenswert", betont Guck in der Mitteilung. Die aktuellen Arbeiten zeigen nun, dass sich die Diagnostik mit RT-DC tatsächlich auf reale, medizinische Probleme anwenden lässt. "Dies wird die Diagnose vieler Krankheiten verbessern – der Höhepunkt einer Forschungsvision, die ich seit fast 20 Jahren verfolge", so Guck.

Aus diesen Erkenntnissen können nun konkrete diagnostische Tests für eine Vielzahl von Blutkrankheiten entwickelt werden. Der Ansatz könnte auch genutzt werden, um zu testen, welche Medikamente zur Behandlung einer bestimmten Krankheit eingesetzt werden sollten, und um zu überwachen, ob die Behandlung wie geplant voranschreitet. (eb/eis)

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