Antikörper auf verschiedene Infektionserreger gleichzeitig nachweisen

Test-Plattform für Antikörpernachweis entwickelt

Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen des InfectoGnostics Forschungscampus Jena haben einen Protein-Microarray entwickelt, mit dem sie Antikörper auf verschiedene Infektionserreger im Blut nachweisen konnten. Mit einem Tropfen Blut einer Person könnte so getestet werden, ob das Immunsystem auf eine Impfung angesprochen hat oder eine antikörper-vermittelte Immunität nach Infektion besteht.

Mit einem Microarray (links) können InfectoGnostics-Forscher gleichzeitig Antikörper gegen SARS-CoV-2 (rechts) und gegen andere Infektionserreger detektieren. © InfectoGnostics/BioRender.com

Zentraler Fokus war bei der Entwicklung zunächst ein genaueres Screening der Immunreaktion auf das Coronavirus. Um die Zuverlässigkeit dieses Nachweises zu validieren, haben die Infectognostics-Forschenden unterschiedliche SARS-CoV-2-Antigene auf den Microarray aufgetragen und gegen reale Proben von Covid-19-Erkrankten getestet: „Wir wollten dabei die relativ spät gebildeten IgG-Antikörper nachweisen – eine Art Langzeitgedächtnis des Immunsystems gegen Bestandteile eines Erregers. Für deren Nachweis haben wir 18 Antigen-Kombinationen für das Corona-Virus als Fängermoleküle aufgebracht“, erläutert Sindy Burgold-Voigt, Erstautorin der Studie und Doktorandin am Leibniz-IPH.

Für die Entwicklung und Validierung des Tests haben das Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), die fzmb GmbH, die Virion\Serion GmbH sowie das Universitätsklinikum Jena (UKJ) kooperiert. Konzipiert wurde der Microarray von den Leibniz-IPHT-Wissenschaftlern der Arbeitsgruppe „Optisch-molekulare Diagnostik und Systemtechnologie“ unter der Leitung von Prof. Ralf Ehricht, gemeinsam mit den Entwicklern der „fzmb“ GmbH. Hergestellt wurde der Microarray schließlich auf Basis des „Inter-Array“-Systems von „fzmb“. Ein weiterer Firmenpartner von InfectoGnostics, die Virion\Serion GmbH, stellte zudem Antigene für Corona und andere Erreger zur Verfügung. Für die Antigen-Referenzierung und Validierung des Tests stellte das Universitätsklinikum Jena Biobank-Proben und Daten aus ihrer 2020 in Neustadt am Rennsteig durchgeführten Corona-Studie „CoNAN“ bereit.

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Immunsysteme reagieren individuell

In ihrer Auswertung stellten die Forschenden fest, dass die Immunantwort individuell sehr verschieden ausfällt: So hatten einige Personen beispielsweise nur Antikörper gegen ein Protein entwickelt, welches das Erbgut des Virus einhüllt – das Nucleocapsid. Andere Personen hatten hingegen Antikörper gegen das sog. Spike-Protein gebildet. Wieder andere hatten gegen beide Corona-Antigene die passenden Antikörper.

Impflücken mit einem Micoarray feststellen?

Zusätzlich zu verschiedenen Oberflächenstrukturen des Coronavirus wurden auch drei Antigene von den Erregern für Diptherie, Masern und Tetanus auf den Test gebracht, auf die geimpfte Personen typischerweise reagieren. Auch hier konnte eine entsprechende Antikörperreaktion bei geimpften Personen erfolgreich nachgewiesen werden. „Wir konnten so zeigen, dass wir den Test flexibel erweitern und verschiedene Antikörper während einer einzigen Testung im Patientenblut nachweisen können. In Zukunft könnte man also einen Mikroarray für alle von der STIKO empfohlenen Impfungen zusammenstellen, mit dem man schnell und günstig auf mögliche Impflücken screenen könnte“, erklärt Sindy Burgold-Voigt.

Förderung:
Unterstützt wurde die Test-Entwicklung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des InfectoGnostics-Leitprojekts „RESISTOVAC“, das die Entwicklung von POC-Tests zur Bestimmung des Immunstatus und bakterieller Resistenzfaktoren zum Ziel hat. Darüber hinaus wurde die Studie durch den Freistaat Thüringen gefördert und durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Sozialfonds (ESF) kofinanziert.

Quelle: InfectoGnostics Forschungscampus Jena

Originalpublikation:
Burgold-Voigt, S., Müller, E., Zopf, D. et al.: Development of a new antigen-based microarray platform for screening and detection of human IgG antibodies against SARS-CoV-2. Sci Rep 12, 8067 (2022); https://doi.org/10.1038/s41598-022-10823-7

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