LifeTech: Leben retten mit molekulardiagnostischen Tests - Fast MDx

Leben retten mit molekulardiagnostischen Tests

Hoher Durchsatz bei Tests für viele Erreger der oberen Atemwege dank Automatisierungstechnik

Wie sich viele Krankheitserreger in unübertroffener Geschwindigkeit nachweisen lassen, ohne teure biosichere Labore bemühen zu müssen, zeigt Fast MDx. Das Unternehmen aus London entwickelte ein patientennahes Testsystem, das die übliche Wartezeit von 24 bis 48 Stunden auf nur ein bis zwei Stunden verkürzt. Mit an Bord: Automatisierungstechnik von Festo.

Covid-19, Influenza A, Influenza B, RSV-A, RSV-B: Für Ärzte ist es wichtig die häufigsten Erreger der Atemwege zuverlässig in ein bis zwei Stunden bestimmen zu können, damit infizierte Menschen schnell eine personalisierte Behandlung erhalten. Die Testplattform wird in der Regel patientennah in Krankenhäusern, Kliniken oder Arztpraxen aufgestellt.

„Die vollautomatische, patientennahe Hochdurchsatz-Testplattform ist mobil und daher überall einsetzbar. Für die Bedienung ist nur ein Techniker erforderlich und nicht fünf, wie sie normalerweise in einem Zentrallabor benötigt werden, um in einer 8-Stunden-Schicht bis zu 1.000 Patientenproben zu bearbeiten“, so Richard Lewis, Gründer und CEO von Fast MDx.

Die Fast MDx-Plattform im Video (1:30 min.)

Alles Notwendige an Bord

Die Fast MDx-Plattform setzt beim Pipettieren und Dispensieren auf Automatisierungstechnik von Festo. Automatisierte Testsysteme sparen dem Techniker Zeit und reduzieren die menschlichen Fehler, die mit dem manuellen Pipettieren von Hunderten von Proben in standardisierte Röhrchen und Mikrotiterplatten verbunden sind. „Fast MDx ist ein vollständig integriertes System, das alles umfasst, was für den Test benötigt wird, von den Probenröhrchen und Tupfern bis hin zur elektronischen Übermittlung der Ergebnisse an das Krankenhaus, die Klinik oder die Arztpraxis, in der die Probe ursprünglich entnommen wurde“, erklärt Lewis.

Die Tests auf der Fast MDx-Plattform sind vollständig automatisiert: Zum System gehören Handhabungsportale mit elektrischen Achsen von Festo für die präzise Pipettenhandhabung und für die robotergestützte Handhabung der PCR-Mikrotiterplatten, eine Heißversiegelung von Kbiosystems und der patentierte, ultraschnelle qPCR-Thermocycler von Fast MDx, der NGX2. Die auf der Plattform verwendete Biosero-Software integriert und steuert alle Module und macht die Bedienung sehr einfach. Der britische Sondermaschinenbauer Applied Automation ist für den Aufbau des kompletten Testsystems sowie für alle Aspekte der Sicherheit, der Risikoanalyse und der CE-Kennzeichnung verantwortlich.

Bedienung der Fast MDx-Testplattform

Der Bediener setzt die Racks mit den Pipettenspitzen, die Mikrotiterplatte, das Assay-Kit mit allen Reagenzien und die Patientenproben ein. Diese werden während des gesamten Prozesses mit Hilfe eines eindeutigen Barcodes verfolgt, der per Laser auf den Boden jeder Kundenprobe geätzt wird.

Während der Probenvorbereitung arbeitet das Flächenportal EXCM von Festo in der X- und Y-Ebene. Die 92 Patientenproben werden von unten mit den optischen Sensoren von Festo gescannt, um zu überprüfen, ob alle Proben vorhanden sind. Das automatisierte Pipettiersystem, bestehend aus dem Festo Pipettierkopf DHOE und dem Einwegspritzenabwerfer DHAO, ist in Z-Richtung auf dem Planarflächenportal montiert. Der Pipettierkopf kann Volumina im Bereich von 10 µl genau dosieren und die Pipettiergeschwindigkeit kann so eingestellt werden, dass bis zu 10 ml/s dosiert werden können.

Der Mastermix wird vorbereitet, auf die Mikrotiterplatte gegeben und die Proben werden hinzugefügt. Jede Patientenprobe wird mit der Einwegpipettenspitze, die den Deckel der Patientenprobe durchsticht, aspiriert und in die Mastermischung in einer Vertiefung der Mikrotiterplatte pipettiert. Um Kreuzkontaminationen zu vermeiden, wird jede Spitze nur für eine Patientenprobe verwendet und dann entsorgt. „Das Anstechen des Deckels spart viel Zeit und Geld, da keine konventionellen Öffnungs- und Verschlusssysteme benötigt werden und menschliche Handhabungsfehler, wie sie beim manuellen Pipettieren hunderter Proben in Röhrchen häufig vorkommen, vermieden werden“, erklärt Hannes Rößer, Experte für Handhabungstechnik bei Festo.

Elektrische Greifer und Achsen im Einsatz

Ein separates Handlingsystem, basierend auf dem Flächenportal EXCM-30, nimmt die gefüllte Mikrotiterplatte mit dem elektrischen Greifer EHPS-16 auf und legt sie in den Heatsealer, wo sie mit einer Kunststofffolie versiegelt wird. Die versiegelte Platte wird dann in den RT-Block gegeben, der die Umwandlung der RNA, sofern vorhanden, in komplementäre DNA (cDNA) auslöst. Im letzten Arbeitsschritt findet die PCR-Reaktion statt, um festzustellen, ob die cDNA-Sequenz des interessierenden Erregers in einer der untersuchten Patientenproben vorhanden ist.

LifeTech Fast MDx: Der Aufbau

Versorgungsunabhängiger Druck-Vakuum-Generator

Um unabhängig von einer externen pneumatischen Versorgung zu sein, verwendet die Fast MDx-Testplattform den PGVA Druck-Vakuum-Generator von Festo, der einen Druck oder ein Vakuum von +/-0,5 bar erzeugt. Für die pneumatische Versorgung mit einer Druck- und Vakuumlösung wird lediglich eine 24-Volt-Stromversorgung benötigt. Der PGVA integriert auf kleinstem Raum einen Mini-Kompressor, eine Luftfiltereinheit, ein Reservoir und eine elektronische Druck- und Vakuumsteuerung, was eine in sich geschlossene Lösung für das Liquid Handling in der Laborautomatisierung darstellt.

„Dank der engen Zusammenarbeit zwischen Fast MDx und Festo konnten wir trotz der extrem hohen Komplexität schnell und effizient die ersten Prototypen bauen“, sagt Richard Lewis, CEO von Fast MDx. „Wir konnten die umfassende Expertise von Fast MDx im Bereich qPCR-Thermocycling mit den bewährten 3D-Portalen, Steuerungen und Pipettiersystemen von Festo kombinieren.“

Erfahren Sie noch mehr über die Zusammenarbeit im Videointerview (3:55 min.)