Ein Rutgers-Forscher hat über sein Spin-off-Unternehmen ein Team geleitet, das ein Gerät entwickelt und testet, das die weißen Blutkörperchen einer Person mit einem einzigen Blutstropfen schnell zählt, ähnlich wie Glukometer schnell den Blutzuckerspiegel messen.
Die Entwicklung des Geräts durch Forscher des Rutgers-Startups RizLab Health Inc. sowie die klinische Validierung werden in der Fachzeitschrift Science and Medical beschrieben Plus eins. Mehdi Javanmard, Professor am Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik der Rutgers School of Engineering, ist Mitbegründer und CEO von RizLab Health Inc mit Sitz in Princeton. Er gründete das Startup auf der Grundlage der Fortschritte in seinem Rutgers-Labor und mit Unterstützung des Office for Research.
Normalerweise erfordert die Durchführung eines Blutbildes, dass ein Phlebotomiker mit einer Nadel große Mengen venösen Blutes entnimmt und die Proben an Labore schickt, wo sie getestet werden, was manchmal Stunden oder sogar Tage dauert. Unser Handgerät ermöglicht patientennahe Tests, erfordert nur eine winzige Blutmenge und liefert Ergebnisse innerhalb von Minuten, sodass Ärzte fast sofort Entscheidungen treffen können.“
Mehdi Javanmard, Professor, Abteilung für Elektrotechnik und Informationstechnik, Rutgers School of Engineering
Das als CytoTracker-Leukometer bezeichnete Gerät soll die schnelle Erkennung erhöhter oder verringerter weißer Blutkörperchen unterstützen, ein wichtiges Signal für den Status des Immunsystems eines Patienten. Eine hohe oder niedrige Anzahl weißer Blutkörperchen kann auf die Intensität einer Infektion oder das Vorliegen lebensbedrohlicher Erkrankungen wie Sepsis hinweisen oder darüber entscheiden, wie Patienten auf Chemotherapie und Psychopharmaka ansprechen.
In Zusammenarbeit mit einem klinischen Team am Pediatric Clinical Research Center der Rutgers Robert Wood Johnson Medical School unter der Leitung von Dr. Tanaya Bhwomick und der Abteilung für Notfallmedizin des Baylor College of Medicine wurde das Gerät erfolgreich in Versuchen getestet, indem das Gerät in einen Kopf gestellt wurde. Direkter Vergleich mit einem Labor-Hämatologie-Tischanalysator, einer herkömmlichen Bluttesttechnik.
„Schnelltestergebnisse haben den Bereich der Medizin revolutioniert“, sagte Bhwomick, ein Arzt für Infektionskrankheiten und Mitautor der Studie. „Das weiße Blutbild ist ein Parameter, den Ärzte routinemäßig anordnen, um einen Patienten auf mögliche Infektionen zu untersuchen. Die schnelle Verfügbarkeit dieser Informationen kann bei der Triage von Patienten im ambulanten Bereich helfen.“
Die Ergebnisse zeigten, dass das CytoTracker-Leukometer eine Genauigkeit von mindestens 97 % hat und den klinischen Standards entspricht.
Weiße Blutkörperchen oder Leukozyten schützen den Körper vor Infektionen. Sie sind farblos, machen etwa 1 Prozent des menschlichen Blutes aus und werden hauptsächlich im Knochenmark gebildet. Bestimmte Subtypen von Leukozyten haben unterschiedliche Funktionen. Neutrophile töten beispielsweise Bakterien, Pilze und Fremdkörper.
Eine niedrige Anzahl weißer Blutkörperchen weist darauf hin, dass eine Person anfällig für Infektionen ist. Eine hohe Anzahl weißer Blutkörperchen bedeutet, dass entweder eine Infektion vorliegt oder eine Grunderkrankung vorliegt.
Javanmard sagte, er stelle sich mehrere Einsatzmöglichkeiten für das Gerät vor. Eine Sepsis bei einem Patienten, der eine Notaufnahme betritt, könne mit dem Gerät schneller erkannt werden als mit den derzeitigen Methoden, die eine Blutabnahme und einen Labortest erfordern, sagte er. Krebsärzte könnten schnell feststellen, ob Patienten, die sich einer Chemotherapie unterziehen, ein Stimulans für die weißen Blutkörperchen benötigen.
Das Gerät könnte es Psychiatriepatienten auch erleichtern, ihre Medikamente einzunehmen. Bei Patienten, die Clozapin einnehmen, ein häufiges Mittel zur Behandlung von Erkrankungen wie Schizophrenie, kommt es häufig zu Neutropenie oder niedrigen Neutrophilenwerten. Diese Patienten müssen sich regelmäßigen Tests auf Neutrophilenwerte unterziehen, bevor sie ein Rezept erhalten können. Javanmard sagte, dies hindere Patienten oft daran, die dringend benötigte Behandlung in Anspruch zu nehmen.
In seinem Rutgers-Labor haben Javanmard und seine Studenten versucht, die Fähigkeiten einer miniaturisierten elektronischen Zytometrietechnik zu perfektionieren, die mikroskopisch kleine Partikel erkennt, indem sie sie durch winzige Kanäle mit Elektroden leiten. Der Vorgang ähnelt dem Scannen von Personen, die sich einzeln durch eine Sicherheitsschleuse am Flughafen bewegen, allerdings unter Verwendung elektrischer Signale anstelle von Videografie. Javanmard sagte kürzlich, er und seine Labormitglieder hätten die Zellflusstechnik genutzt, um einen Test zu entwickeln, der so empfindlich sei, dass er eines Tages die medizinische Herangehensweise an Epidemien revolutionieren könnte. RizLab Health hat sich auf die Weiterentwicklung und Herstellung elektronischer Zytometrie konzentriert, mit dem Ziel, die behördliche Genehmigung und letztendlich die Kommerzialisierung zu erhalten.
Javanmard ist begeistert davon, Laborerkenntnisse auf praktische Probleme anzuwenden, um Erfindungen wie das CytoTracker-Leukometer hervorzubringen.
„Wir wollten einen der heiligen Gral der Medizin lösen, nämlich eine winzige Menge des Blutes eines Patienten zu analysieren, um Ärzten Orientierung zu geben und die klinischen Ergebnisse zu verbessern“, sagte Javanmard. „Wir glauben, dass dies enorme Auswirkungen auf Infektionskrankheiten, Onkologie und Psychiatrie haben wird.“
Javanmard fügte hinzu: „Andere haben gescheiterte Versuche unternommen, diesen heiligen Gral in Angriff zu nehmen, indem sie versuchten, Dutzende oder sogar Hunderte biochemischer Bestandteile mit einem einzigen Blutstropfen zu identifizieren. Solche Versuche sind grundsätzlich sehr schwierig. Infolgedessen stellten wir fest, dass es sich um viel mehr handelte.“ Es ist realistisch, sich zunächst nur auf die weißen Blutkörperchen mit den wichtigsten Untertypen zu konzentrieren.
Das Gerät muss von der Food and Drug Administration genehmigt werden, bevor es kommerzialisiert und für klinische Anwendungen verwendet werden kann, sagte Javanmard. Derzeit ist es nur für Forschungszwecke bestimmt.
Zu den weiteren Wissenschaftlern, die an dem Artikel von Rutgers teilnahmen, gehörten Fei Chen, eine Krankenschwester am Pediatric Clinical Research Center der Rutgers Robert Wood Johnson Medical School, und Sunanda Gaur, eine Ärztin für pädiatrische Infektionskrankheiten und Direktorin des Pediatric Clinical Research Center der medizinischen Fakultät. Zu den Wissenschaftlern in Baylor gehörten Kelly Keene, Farzad Soleimani und Zubaid Rafique.
Quelle:
Zeitschriftenreferenz:
Sui, M., et al. (2024) Klinische Bewertung eines vollelektronischen mikrofluidischen Analysegeräts für weiße Blutkörperchen. PLUS EINS. doi.org/10.1371/journal.pone.0296344.
