Angesichts der nahezu ständigen Aktualisierung der weltweit bestätigten COVID-19-Fälle haben Sie wahrscheinlich schon von verschiedenen Methoden zum Nachweis des Virus gehört. Obwohl es bereits mehrere bewährte Methoden zum Nachweis des Virus gibt, experimentieren Labore weltweit mit neuen Tests und Methoden, um ein schnelleres und noch zuverlässigeres Screening zu ermöglichen. Trotz dieser neuen Entwicklungen ist der RT-PCR-Test der „Goldstandard“ der COVID-19-Testmethoden.

Die Reverse-Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR) ist eine zuverlässige und hochempfindliche Methode zum Nachweis des SARS-CoV-2-Virus, das die Coronavirus-Erkrankung COVID-19 verursacht. Obwohl der Test auf Tischgeräten durchgeführt werden kann, die jeweils eine oder wenige Proben analysieren können, werden die meisten RT-PCR-Tests an großen Workstations in Krankenhäusern, Kliniken und spezialisierten Testeinrichtungen durchgeführt, die Tausende von Proben pro Tag verarbeiten können.

Hier ist ein Überblick über die Funktionsweise des RT-PCR-Tests:

Eine Testprobe (normalerweise durch einen Abstrich aus dem Rachen oder der Nase des Patienten entnommen) wird mit Chemikalien behandelt, um Fette und Proteine ​​zu entfernen, damit die RNA des Virus extrahiert werden kann. (Beachten Sie, dass SARS-CoV-2 nur RNA, keine DNA enthält.) Die RNA wird dann mithilfe eines Reverse-Transkriptase-Enzyms in DNA umgewandelt (dies ist der „RT“-Teil der „RT-PCR“). Dieser Schritt ist notwendig, da RNA nicht amplifiziert oder kopiert werden kann, DNA jedoch schon. Kurze DNA-Fragmente (sogenannte „Primer“), die komplementär zur viralen DNA sind, werden hinzugefügt. Ist virale DNA vorhanden, heften sich diese Fragmente an die Zielabschnitte der viralen DNA. Die Mischung wird dann zyklisch erhitzt und abgekühlt, um mithilfe eines als Polymerase bekannten Enzyms chemische Reaktionen auszulösen und Kopien der Zielabschnitte der viralen DNA zu erstellen. Das Kopieren von DNA-Abschnitten wird als „Amplifikation“ bezeichnet und umfasst typischerweise 20 bis 40 Zyklen, wobei jeder Zyklus die vorherige Menge der Ziel-DNA verdoppelt. Während Kopien der Ziel-DNA erstellt werden, wird ein fluoreszierendes Molekül (die sogenannte „Sonde“) aktiviert, das einen fluoreszierenden Farbstoff freisetzt. Überschreitet die Fluoreszenz einen bestimmten Wert, ist das Vorhandensein des Virus bestätigt. Die Anzahl der zum Nachweis des Virus erforderlichen Zyklen bzw. Amplifikationen gibt Aufschluss über den Schweregrad der Infektion.

Die RT-PCR-Testmethode umfasst also eine relativ einfache, aber hochempfindliche Reihe chemischer und biologischer Reaktionen. Aber was haben lineare Bewegung und Automatisierung mit diesem Prozess zu tun?

Erstens ermöglicht Automatisierung – insbesondere Linearbewegungssysteme – die Durchführung der enormen Menge an RT-PCR-Tests, die während eines globalen Gesundheitsnotstands wie dem SARS-Ausbruch oder der COVID-19-Pandemie erforderlich sind. Proben und Verbrauchsmaterialien müssen nicht nur geladen, entladen und durch die verschiedenen Prozessschritte bewegt werden, sondern auch die Handhabung von Flüssigkeiten ist in wichtigen Phasen des Testverfahrens erforderlich.

Hier sind einige Beispiele für die Verwendung linearer Bewegungssysteme bei RT-PCR-Tests:

Portalroboter mit rotierenden Endeffektoren entfernen Verschlüsse von Probenröhrchen. Liquid-Handling-Roboter – typischerweise kleine kartesische oder Portalsysteme – entnehmen Proben aus flüssigen Enzymen und geben diese in Probenröhrchen und -platten ab. Linearantriebe oder Bandförderer transportieren Proben – einzeln oder in Trays – für jeden Schritt des Testprozesses durch die Arbeitsstation. Linearantriebe bringen Etiketten und Barcodes auf Proben an.

Natürlich könnten all diese Aufgaben auch von Menschen erledigt werden, doch Linearantriebe und Roboter können schneller und länger arbeiten als Menschen. Und sie können fehlerfrei arbeiten, ohne Etiketten falsch anzubringen oder wichtige Proben oder Reagenzien zu verschütten.

Werden diese Funktionen von automatisierten linearen Systemen ausgeführt, erhöht sich die Anzahl der Tests pro Stunde oder Tag, die Fehlerquote sinkt und die Probenverfolgung wird verbessert. Auch die Sicherheit des Klinik- und Laborpersonals wird verbessert, da der Kontakt mit potenziellen Ansteckungsquellen reduziert wird.

All dies bedeutet, dass Ärzte, Klinikpersonal und Patienten in kürzester Zeit zuverlässige Testergebnisse erhalten.