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.