Autoimmunanalyzer - Diagnostik mit Potenzial

Die Autoimmundiagnostik befand sich früher zusammen mit anderen „Exoten-Untersuchungen“, wie z. B. der Kapillarelektrophorese, im Speziallabor. Wenn man sich die Analytik anschaut, ist das auch verständlich, weil die Verfahren doch recht aufwendig waren– und es zum Teil noch sind.
Die Autoimmundiagnostik beinhaltet ganz verschiedene Methoden, die heute größtenteils automatisiert oder sogar unter einem Gerätedach vereint sind. Neun Analyzer mit recht unterschiedlichen technischen Konzepten werden in der vorliegenden Produktübersicht vorgestellt. Darin ist die neueste Gerätegeneration für die Autoimmundiagnostik auf Basis der Chemilumineszenz (CL) mit vier Analyzern von vier verschiedenen Herstellern vertreten. Ebenfalls vier Geräte sind mit Immunfluoreszenz ausgestattet, eines davon zusätzlich mit ELISA-Technologie. Ein Gerät arbeitet ausschließlich mit ELISA.

Tabellarische Übersicht: Analyzer für die Autoimmundiagnostik
 

Die Technologien

Die Chemilumineszenz (CL) gehört sicher zu den am weitesten fortgeschrittenen Technologien, und dennoch gibt es hier noch deutliches Potenzial zur Weiterentwicklung. Die Lichtemission wird durch eine chemische Reaktion hervorgerufen, in deren Folge Elektronen zuerst angeregt werden, um dann beim Übergang in den Grundzustand Licht zu emittieren. Dieses Verfahren erlaubt Messungen in einem weiten diagnostischen Bereich bei gleichzeitig hoher Sensitivität (bis < femtomol/l, [1]) und Spezifität; es lässt außerdem einen hohen Grad an Automation bei deutlich verkürzter Bearbeitungszeit zu.

Der klassische ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay) ist dagegen seit vielen Jahrzehnten in praxisgerechten Varianten vom Einzeltest über die Mikrotiterplatte bis zum Hochdurchsatzautomaten auf dem Markt und entsprechend gut ausgereift. Er hat sich auch auf vielen anderen Gebieten, zum Beispiel in der Infektionsserologie, Endokrinologie oder Toxikologie, sehr bewährt. Die durchaus gute Sensitivität ist allerdings immer noch geringer als die der Chemilumineszenz; zudem erfordert der deutlich engere diagnostische Bereich häufiger eine Verdünnung der Patientenprobe.
Als dritte Säule der Autoimmundiagnostik ist die indirekte Immunfluoreszenz zum Nachweis von Autoantikörpern zu erwähnen. Das Verfahren wird an verschiedenen Zell- und Gewebesubstraten angewendet. Die Auswertung erfordert ein Fluoreszenz-Mikroskop. Auch die Beurteilung der mikroskopischen Bilder verläuft – zumindest bei zwei der vier IFT-Analyzer – automatisch.
 

Die Automation

Ein umfassendes Automatisierungskonzept umfasst den gesamten Workflow der Analyse, beginnend bei der Probenvorbereitung über die eigentliche Analytik bis hin zur Nachbearbeitung, zu der die Freigabe der Befunde an den Auftraggeber sowie die Abfallentsorgung und Wartung gehören. Besonders wenn ein Gerät mit Primärproben beladen wird, wie das bei den vier CL-Analyzern der Fall ist, sind automatische Qualitätsprüfungen der Röhrchen und ihrer Inhalte erforderlich, um sicherzustellen, dass der Workflow nicht etwa durch ungeeignetes Material, einen zu niedrigen Flüssigkeitsspiegel der Probe oder durch ein Gerinnsel, das die Ansaugnadel verstopft, unterbrochen wird. Einer der hier vorgestellten CL-Analyzer durchsticht den Deckel von Primärröhrchen (Cap Piercing), sodass diese ungeöffnet in das Gerät gestellt werden können.
Die Probenzufuhr erfolgt für alle Chemilumineszenz-Analyzer kontinuierlich im Random Access. Alle anderen Geräte werden im Batch-Verfahren über Arbeitslisten beladen. Die Probennummern sind in Barcodes verschlüsselt, und da sie in der Regel bereits mit der Auftragserstellung generiert werden, sind sie sowohl zu den Patientendaten als auch zu den Auftragsdaten verknüpft.
Ebenfalls zur Automation gehört die Bereitstellung von Verbrauchsmaterialien und die Kühlung der Reagenzien. Besonders Antikörper, aber auch die Antigene, die in den Assays zur Anwendung kommen, haben nur eine begrenzte Haltbarkeit, die durch Kühlung deutlich verlängert wird. Das ist nicht nur vorteilhaft für die Prozessverbesserung, sondern auch ein nicht unerheblicher Kostenfaktor. Hier ist auch der im Vergleich zu anderen Systemen geringe Wasserverbrauch der Analyzer für die Autoimmundiagnostik zu erwähnen.
Die Postanalytik mit dem Wechseln bzw. Leeren von Behältern für den Flüssig- und den Festabfall ist bei den verschiedenen Geräten sehr unterschiedlich geregelt. Bei allen Analyzern, mit Ausnahme von zwei der Immunfluoreszenz(IFA)-Geräte, fallen sowohl Flüssig- als auch Festabfall an. Der Flüssigabfall wird entweder in Kanis­ter oder direkt in die Abwasserleitung des jeweiligen Labors geleitet (Tabelle). Für den Festabfall gibt es bei einigen Anbietern eine Schublade, in welche die Feststoffe abgeführt werden. Die Objektträger der IFA-Geräte werden manuell entnommen und nach den Vorgaben des jeweiligen Labors entsorgt. Bei einigen Geräten wird der Füllstand der Kanister oder der Schubladen elektronisch überwacht.
 

IT-Unterstützung

PC und Bildschirm sind bei allen Geräten im Gesamtpaket enthalten, bei einem Hersteller integriert mit Touchscreen. Die Laboranforderungen können bei allen hier vorgestellten Systemen online über das Laborinformationssystem an den Analyzer gesandt werden. Die Verknüpfung zum Patienten erfolgt über die barcodierte Probennummer, die natürlich auch die Verknüpfung zu den angeforderten Untersuchungen erlaubt.
Ähnlich ist es mit den Reagenzien: Sie sind mit einem 1- oder 2D-Barcode versehen, der das Reagenz mit der Gerätesoftware oder dem LIS verknüpft, sodass Haltbarkeit, LOT-Nummer und bei einem Anbieter sogar die Kalibrationskurve abgespeichert werden können.
Die beiden Firmen, die hier ganze Geräteserien vorstellen, verfügen über eine Middleware, die Geräte Krankenhaus- und Labor-übergreifend vernetzen kann.
 

Ausblick

In Zukunft wird in der Autoimmundia­gnostik mit Sicherheit die Entwicklung von Multiplex-Assays auf Basis der Chemilumineszenz weiter voranschreiten, um das Bild eines komplexen immunologischen Zustandes besser darzustellen. Auch Antigen-beladene Arrays, auf denen die Reaktionen parallel ablaufen und ausgewertet werden, können hierzu einen Beitrag leisten.
Außerdem ist eine CLIA-Methode mit dem Namen „flow injection“ in Erprobung, bei der Mikrobläschen in das Reaktionssystem injiziert werden, um die Durchmischung der Reaktanden und damit auch die Reaktionszeit zu beschleunigen.
Damit noch nicht genug, gibt es Aussicht auf einen ultrasensitiven CLIA mit Nanopartikeln, bei dem die Festphase aus magnetischen Perlen besteht und doppelt markierte Gold-Nanopartikel verwendet werden, um einerseits den gesuchten Anti­körper spezifisch zu binden und andererseits diese Bindung als Lumineszenz-Farbstoff sichtbar zu machen.
Auf den Punkt gebracht kann man sagen, dass die Entwicklung der CLIA-Technologie gerade erst beginnt. In den nächsten Jahren wird die Autoimmundiagnostik mit ihrer Hilfe einen Riesenschritt nach vorne machen.

Dr. Gabriele Egert
Prof. Dr. Rudolf Gruber

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