Forschung & Entwicklung

Neuartiger Bluttest basierend auf schneller Bildverarbeitung

Ein automatisierter Prozess analysiert Erscheinungsbild und Deformation von Blutkörperchen in einem Mikrofluidikchip mit einer Flussrate von 1000 Zellen pro Sekunde.

Forscher am Biotechnologischen Zentrum (BIOTEC) der TU Dresden, medizinische Kollegen des Uni-Klinikums Carl Gustav Carus Dresden und Partnerinstitute aus Dresden, Cambridge und Glasgow, UK, sowie Stockholm, Schweden, nutzen die Technik der Echtzeit-Verformbarkeitszytometrie (real-time deformability cytometry, RT-DC), um tausende von Zellen in einem Blutstropfen in nur wenigen Minuten auf ungewöhnliche Erscheinung und Verformbarkeit hin zu untersuchen. Diese Methode zwingt die Blutzellen 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. Der Messdurchsatz konnte von 100 Zellen/Stunde mit bisherigen Techniken zur Messung der Zellsteifigkeit auf nun 1000 Zellen/Sekunde mit der hier verwendeten Technik um das 36 000-fache gesteigert werden.

Das Forschungsteam zeigt, dass dieser Ansatz charakteristische Veränderungen erkennen kann, die die Blutzellen als Folge von Malaria, Sphärozytose, bakteriellen und viralen Infektionen und Leukämie betreffen. Darüber hinaus können viele tausend Blutkörperchen in wenigen Minuten gemessen werden - schnell genug, um als diagnostischer Test für eine Vielzahl von Blutkrankheiten geeignet zu sein. Der Ansatz könnte auch dazu dienen, um zu testen, welche Medikamente zur Behandlung einer bestimmten Krankheit eingesetzt werden sollten, und um zu überwachen, ob die Behandlung wie geplant voranschreitet.

Unterstützt wurde diese Forschung durch ein ERC Starting Investigator Grant "LightTouch", eine Alexander von Humboldt-Professur, das FP7 Marie-Curie Initial Training Network LAPASO sowie durch Fördermittel des Sächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kunst (SMWK) und des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE). Die Technologie wird nun von der TUD-Ausgründung Zellmechanik Dresden GmbH, unterstützt durch die beiden ERC Proof-of-Concept Grants FastTouch und BASIC, zu einem Medizinprodukt weiterentwickelt.

Originalveröffentlichung:

[Nicole Toepfner et al., Detection of human disease conditions by single-cell morphorheological phenotyping of blood, eLife 2018;7:e29213, DOI: 10.7554/eLife.29213]

Demonstrationsvideo des Messvorgangs.

von mg

www.biotec.tu-dresden.de

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