Neues Smartphone-Mikroskop, das Blutparasiten schnell erkennt

Forscher haben ein neues Smartphone-Mikroskop entwickelt, mit dem sich Infektionen durch parasitäre Würmer mittels Video und einem Tropfen Blut nachweisen und quantifizieren lassen. Das Team hofft, dass diese neue Technologie einen wichtigen Beitrag im Kampf gegen vernachlässigte Tropenkrankheiten leisten kann.
Das neue Smartphone-Gerät könnte Diagnosen liefern, die bisher nur in Laboren erhältlich waren.

Ergebnisse einer Pilotstudie werden veröffentlicht in Wissenschaft Translationale Medizin und schlagen vor, dass das von dem Gerät bereitgestellte Video Gesundheitsmitarbeitern helfen könnte, wichtige Behandlungsentscheidungen in diesem Bereich zu treffen.

"Wir haben früher gezeigt, dass Mobiltelefone für die Mikroskopie verwendet werden können, aber dies ist das erste Gerät, das die Bildgebungstechnologie mit Hardware- und Softwareautomatisierung kombiniert, um eine vollständige diagnostische Lösung zu schaffen", sagt Daniel Fletcher, Associate Chair und Professor für Bioengineering an der Universität von Kalifornien, Berkeley.

Anstelle von molekularen Markern oder fluoreszierenden Flecken verwendet das neue Smartphone-Mikroskop Bewegung, um schnell Ergebnisse zu liefern, die genauso genau sind wie herkömmliche Screening-Methoden.

Das Forschungsteam bestand aus Ingenieuren der Universität von Kalifornien, Berkeley, und anderen Forschern, die das Nationale Institut für Allergie und Infektionskrankheiten (NIAID), die Universität Montpellier in Frankreich und Forschungszentren in Yaoundé, Kamerun, vertraten.

In Kamerun haben Gesundheitsbeamte mit der Behandlung von zwei parasitären Wurmkrankheiten zu kämpfen: Flussblindheit (Onchozerkose) und lymphatische Filariose, die durch Schwarzfliegen und Moskitos verbreitet werden.

Flussblindheit ist weltweit die zweithäufigste Ursache für infektiöse Blindheit. Die lymphatische Filariose kann zu einer Elephantiasis führen, die durch schmerzhafte Schwellungen gekennzeichnet ist, die weltweit die zweithäufigste Ursache für Behinderungen sind. Beide dieser Bedingungen können erfolgreich mit einem antiparasitären Medikament namens Ivermectin (IVM) behandelt werden.

Leider ist der Behandlungsprozess durch einen anderen Parasiten kompliziert - Loa Loa, Würmer, die eine Laiasis verursachen, eine Haut- und Augenkrankheit, die auch als Afrikanischer Augenwurm bezeichnet wird. Patienten mit hohen Werten von Loa Loa in ihrem Blut können schwere Hirn- und andere neurologische Schäden entwickeln, wenn sie mit IVM behandelt werden.

Quantifizierung der Ebenen von Loa Loa bei Patienten ist zeitaufwendig und unpraktisch, Techniker erfordern, die Würmer in einem Blutausstrich manuell mit Labormikroskopen zu zählen. Diese Schwierigkeiten haben sich als große Rückschläge bei Kampagnen im Bereich der öffentlichen Gesundheit erwiesen, bei denen IVM weit verbreitet werden.

'Genial, praktisch und dringend gebraucht'

Das neue Mikroskop namens CellScope Loa könnte die Dinge verändern. Um das Gerät zu erstellen, kombinierten die Forscher ein Smartphone mit einem 3D-bedruckten Kunststoffboden, in dem die Blutprobe positioniert wird.

Eine App steuert das von den Forschern entworfene Gerät zur Automatisierung, um menschliche Fehler zu reduzieren. Die Blutprobe wird vor einer Kamera bewegt, und ein Algorithmus analysiert die "zappelnde" Bewegung aller anwesenden Würmer, berechnet die Anzahl der vorhandenen Würmer und zeigt das Ergebnis auf dem Bildschirm des Telefons an.

Ab dem Zeitpunkt, zu dem eine Probe in das Gerät geladen wird, dauert die Berechnung bis zu 2 Minuten. Eine zusätzliche Minute wird damit verbracht, den Finger des Patienten zu stechen und das Blut in die Kapillare des Geräts zu laden. Insgesamt liefert CellScope Loa rasch Ergebnisse und kann Gesundheitspersonal vor Ort darüber informieren, ob IVM für einen Patienten sicher verabreicht werden kann oder nicht.

"Die Verfügbarkeit eines Point-of-Care-Tests vor der medikamentösen Behandlung ist ein großer Fortschritt bei der Bekämpfung dieser schwächenden Krankheiten", sagt Vincent Resh, Wasserökologe und Professor an der University of California, Berkeley. "Die Forschung, die eine Telefon-basierte App anbietet, ist genial, praktisch und dringend benötigt."

Die Forscher validierten die Leistung und Verwendbarkeit des Geräts, indem sie 33 potenziell infizierte Patienten testeten Loa Loa. Die Ergebnisse des Smartphone-Mikroskops korrelierten mit denen, die mit herkömmlichen manuellen Dickabstrichzählungen erhalten wurden.

Nach diesen Ergebnissen werden die Forscher versuchen, das Gerät weiter zu testen und die Studie auf rund 40.000 Menschen in Kamerun auszudehnen.

Früher in diesem Jahr, Medizinische Nachrichten heute berichteten über den erfolgreichen Feldversuch eines neuen Smartphone-Zubehörs, das HIV und Syphilis diagnostizieren kann. Das in Ruanda getestete Gerät ist die erste Instanz eines Geräts, das in der Lage ist, bestimmte Funktionen eines Labor-Bluttests zu replizieren.

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