Automatisierung von Antikörpertests zur Bekämpfung von COVID

Gemein­sam mit der Uni­ver­si­ty of Texas Med­ical Branch hat ABB Robot­ics ein automa­tisiertes Test­sys­tem auf neu­tral­isierende Antikör­p­er entwick­elt, mit dem sich die Immu­nität gegen ver­schiedene Coro­n­avirus-Stämme effek­tiv bes­tim­men lässt. Es wurde im Life Sci­ences and Health­care Lab von ABB Robot­ics entwick­elt, das sich auf dem Cam­pus des Texas Med­ical Cen­ter in Hous­ton befind­et. Im Ver­gle­ich zu bish­er 15 Tests kann das neue Sys­tem täglich über 1.000 Tests auf neu­tral­isierende Antikör­p­er durch­führen. Weil somit deut­lich mehr Meschen auf ihre Immu­nität gegen die ver­schiede­nen Stämme des Coro­n­avirus getestet wer­den kön­nen, trägt Automa­tisierung dazu bei, dass die Forscherin­nen und Forsch­er der UTMB ein besseres Ver­ständ­nis für die Wirk­samkeit von COVID-Impf­stof­fen erhalten.

Die kon­tinuier­liche Muta­tion des Coro­n­avirus seit seinem ersten Auftreten Ende 2019 stellt sowohl Forschende als auch Regierun­gen vor große Her­aus­forderun­gen. Denn sie müssen stets Wege find­en, seine Aus­bre­itung zu kon­trol­lieren und zu begren­zen. Obwohl zahlre­iche Impf­stoffe entwick­elt wur­den, erschw­ert die schnelle Muta­tion des Virus die Suche nach dem wirk­sam­sten Schutz gegen jede Variante.

„Die Möglichkeit, täglich eine erhöhte Anzahl an Tests durch­führen zu kön­nen, ist der Schlüs­sel, um mehr Dat­en zu indi­vidu­ellen Immu­nität­spro­filen zu erhal­ten. Dies trägt dazu bei, die Aus­bre­itung des Virus zu kon­trol­lieren“, betont Dr. Michael Laposa­ta, Pro­fes­sor und Vor­sitzen­der des Insti­tuts für Patholo­gie an der UTMB. „Das automa­tisierte Sys­tem, das wir zusam­men mit ABB entwick­elt haben, ermöglicht es uns, unsere Zielvor­gaben präzise, flex­i­bel und sich­er zu erre­ichen. Denn wir kön­nen die Tests schneller durch­führen und müssen unser Labor­per­son­al keinem poten­ziellen Infek­tion­srisiko aus­set­zen, wie es bei manuellen Tests der Fall ist.“

Ziel des automa­tisierten Test­sys­tems ist der spez­i­fis­che Nach­weis eines neu­tral­isieren­den SARS-CoV-2-Antikör­pers ohne Kreuzreak­tion mit ein­er anderen Infek­tion – was diesen Test zum Gold­stan­dard für serol­o­gis­che COVID-19-Tests macht. Die daraus resul­tieren­den Dat­en kön­nen anschließend sowohl von den getesteten Per­so­n­en als auch von Forscherin­nen und Forsch­ern herange­zo­gen wer­den, um eine Immu­nität durch Imp­fung oder Infek­tion bess­er zu ver­ste­hen. Zudem wer­den die Dat­en auch lokalen poli­tis­chen Entschei­dungsträgern als Grund­lage für die Min­imierung des Risikos weit­er­er Infek­tio­nen dienen, etwa durch die Ver­mei­dung von Virus-Hotspots.

„Dieses Pro­jekt ist ein anschaulich­es Beispiel dafür, wie Robotik die Geschwindigkeit und Effizienz steigern und gle­ichzeit­ig die Arbeit für die beteiligten Forschen­den sicher­er machen kann“, sagt Daniel Navar­ro, Leit­er Con­sumer Seg­ments and Ser­vice Robot­ics bei ABB. „In enger Zusam­me­nar­beit mit dem UTMB bün­deln wir unser Know-how in den Bere­ichen Biolo­gie, Labor­prozesse, Automa­tisierung und Soft­ware, um eine automa­tisierte Robot­er­lö­sung auf den Weg zu brin­gen, die unsere Maß­nah­men zur Bekämp­fung der COVID-Pan­demie sig­nifikant vorantreibt.“

Das automa­tisierte Test­sys­tem auf neu­tral­isierende Antikör­p­er wurde mit der Offline-Pro­gram­mier­soft­ware Robot­Stu­dio pro­gram­miert, um ver­schiedene Kom­bi­na­tio­nen von Laborg­eräten und Robot­er­po­si­tio­nen zu simulieren und zu testen und so das effek­tivste Konzept zu entwick­eln. Das Ergeb­nis: Ein funk­tion­ieren­des Sys­tem, das inner­halb von nur 18 Monat­en in Betrieb genom­men wer­den kon­nte – viel weniger Zeit, als nor­maler­weise für ein Pro­jekt dieser Art benötigt wird.

„Was wir in diesem Pro­jekt in so kurz­er Zeit geschafft haben, ist außergewöhn­lich. Viele Mul­ti­mil­lio­nen-Dol­lar-Unternehmen wür­den für eine Lösung wie die unsere mehrere Jahre benöti­gen“, so Juan Gar­cia, Direc­tor Lab­o­ra­to­ry Ser­vices an der UTMB. Dr. Michael Laposa­ta ergänzt: „Nichts von dem, was wir erre­icht haben, wäre ohne ABB und den weit­eren Pro­jek­t­beteiligten möglich gewe­sen. Von der Erstel­lung und Sim­u­la­tion eines funk­tion­ieren­den Konzepts in der Robot­Stu­dio-Soft­ware bis hin zur Inbe­trieb­nahme der automa­tisierten Testzellen, die jet­zt in unserem Labor im Ein­satz sind – dies ist in Sachen Tea­mar­beit das Beste, was ich in 35 Jahren in diesem Beruf erlebt habe.“

Ein weit­er­er Vorteil des automa­tisierten Sys­tems ist, dass es auch für andere Arten von Virentests einge­set­zt wer­den kann. Dieses Pro­jekt ist nur eines von mehreren weltweit, bei denen ABB-Robot­er im Ein­satz sind, um Wege zum Schutz vor COVID zu finden.