Angesichts der nahezu ständig aktualisierten Zahlen bestätigter COVID-19-Fälle weltweit haben Sie wahrscheinlich schon von verschiedenen Methoden zum Nachweis des Virus gehört. Obwohl bereits mehrere bewährte Methoden zur Erkennung des Virus existieren, experimentieren Labore weltweit mit neuen Tests und Verfahren, um schnellere und noch zuverlässigere Tests zu ermöglichen. Trotz dieser neuen Entwicklungen gilt der RT-PCR-Test weiterhin als Goldstandard für den Nachweis von COVID-19.

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

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

Eine Testprobe (typischerweise mittels Rachen- oder Nasenabstrich entnommen) wird mit Chemikalien behandelt, um Fette und Proteine ​​zu entfernen und so die RNA des Virus zu extrahieren. (SARS-CoV-2 besitzt ausschließlich RNA, keine DNA.) Die RNA wird anschließend mithilfe des Enzyms Reverse Transkriptase (RT) in DNA umgewandelt. Dieser Schritt ist notwendig, da RNA nicht amplifiziert, also kopiert werden kann, DNA hingegen schon. Kurze DNA-Fragmente (sogenannte Primer), die komplementär zur viralen DNA sind, werden hinzugefügt. Ist virale DNA vorhanden, binden diese Fragmente an die entsprechenden Abschnitte der viralen DNA. Die Mischung wird dann zyklisch erhitzt und abgekühlt, um mithilfe eines Enzyms, der Polymerase, chemische Reaktionen auszulösen und Kopien der Zielabschnitte der viralen DNA zu erzeugen. Die Vervielfältigung der DNA-Abschnitte wird als Amplifikation bezeichnet. Typischerweise werden 20 bis 40 Zyklen durchgeführt, wobei sich die Menge der Ziel-DNA in jedem Zyklus verdoppelt. Während Kopien der Ziel-DNA erstellt werden, wird ein fluoreszierendes Molekül (eine sogenannte „Sonde“) aktiviert, das einen fluoreszierenden Farbstoff freisetzt. Sobald die Fluoreszenzintensität einen bestimmten Wert überschreitet, ist das Vorhandensein des Virus bestätigt. Die Anzahl der für den Virusnachweis erforderlichen Zyklen bzw. Amplifikationen gibt Aufschluss über den Schweregrad der Infektion.

Das RT-PCR-Testverfahren beinhaltet 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 die Automatisierung – insbesondere lineare Bewegungssysteme – die Durchführung der enormen Anzahl an RT-PCR-Tests, die während einer globalen Gesundheitskrise wie dem SARS-Ausbruch oder der COVID-19-Pandemie erforderlich sind. Dabei müssen nicht nur Proben und Verbrauchsmaterialien be- und entladen sowie durch die verschiedenen Prozessschritte transportiert werden, sondern auch die Flüssigkeitshandhabung ist in entscheidenden Phasen des Testverfahrens notwendig.

Hier einige Beispiele für die Verwendung von Linearbewegungssystemen bei RT-PCR-Tests:

Portalroboter mit rotierenden Endeffektoren entfernen die Kappen von Probenröhrchen. Flüssigkeitshandhabungsroboter – typischerweise kleine kartesische oder Portalsysteme – entnehmen Proben und dosieren flüssige Enzyme in Probenröhrchen und -platten. Linearantriebe oder Förderbänder transportieren die Proben – einzeln oder in Trays – durch die Arbeitsstation für jeden Schritt des Testprozesses. Linearantriebe bringen Etiketten und Barcodes auf den Proben an.

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

Werden diese Funktionen von automatisierten linearen Systemen ausgeführt, erhöht sich die Anzahl der pro Stunde oder Tag durchführbaren Tests, die Fehlerquote sinkt und die Nachverfolgbarkeit von Proben wird verbessert. Auch die Sicherheit des Klinik- und Laborpersonals wird erhöht, da der Kontakt mit potenziell ansteckenden Substanzen reduziert wird.

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