Stichwort HPV-Analytik: In diesem Beitrag erfahren Sie, welche grundsätzlichen Arbeitsprozesse dieser Arbeitsbereich eines Labors beinhaltet und lernen die Vorteile der Automatisierung der HPV-Analytik unter anderem mithilfe der Magnetic-Bead-Technologie kennen. Abschließend stellen wir Ihnen zusätzliche Lösungen beziehungsweise passende Systeme von Roche vor.
Nachdem die Probenvorbereitung der HPV-Tests abgeschlossen ist, erfolgt im Labor die Phase der HPV-Analytik. Sie erfolgt in mehreren Arbeitsschritten, von denen wir beispielhaft einige im Folgenden näher erläutern.
Es gibt zwei Verfahren, wie man HPV extrahieren kann: erstens das manuelle Verfahren und zweitens das automatisierte Verfahren zum Beispiel mit unseren cobas® 5800, 6800 und 8800 Systemen, das mithilfe der Magnetic-Bead-Technologie funktioniert.
Beim herkömmlichen manuellen Verfahren handelt es sich um einen mühsamen Prozess, der sowohl zeitintensiv ist als auch bei jedem Arbeitsschritt menschliches Eingreifen erfordert.1
Da die Extraktion einen integralen Bestandteil der klinischen Forschung darstellt, musste sie vereinfacht werden. Daraufhin entwickelte man die Festphasenaufreinigung von Nukleinsäuren, welche in Form von Extraktionskits auf den Markt kamen. Diese stellten den ersten Schritt in Richtung Automatisierung dar, indem sie Spinsäulen oder Zentrifugen verwendeten. Dies wiederum führte zu einem schnelleren Extraktionsprozess, der vier Schritte umfasst:
Zelllyse zum Aufbrechen der Zellen beziehungsweise des Gewebes
Absorption der Nukleinsäure
Waschen unter Vermeidung von Kontaminationen
Elution
Aber auch dieser "halbautomatische" Extraktionsprozess erforderte immer noch eine komplexe Reihe von Arbeitsschritten, das heißt, viel menschliche Arbeit – bei verhältnismäßig geringer Ausbeute.1
Es musste eine automatisierte Lösung gefunden werden, die die DNA-Extraktion in Laboren unterstützt, in denen tagtäglich hunderte von Proben entnommen werden. Wobei gleichzeitig die Anzahl der menschliche Eingriffe sowie das Kontaminationsrisiko auf ein absolutes Minimum reduziert werden sollte.
Mehr über diese automatisierte Lösung erfahren Sie weiter unten in diesem Beitrag in dem Abschnitt "Automatisierte DNA-Extraktionmithilfe unserer cobas® X800 Systeme und dem AnaPrep-Extraktionssystem".
Die Amplifikation von DNA erfolgt durch die Polymerase-Kettenreaktion (PCR). Hierbei handelt es sich um eine Technik, welche die Analyse einer kurzen DNA-Sequenz durch vielfache Reproduktion eines ausgewählten DNA-Abschnitts ermöglicht.
Die PCR verläuft in drei Schritten, die in einem sich wiederholenden Zyklus ausgeführt werden:
Denaturierung
Bei der Denaturierung wird die doppelsträngige DNA beziehungsweise das Erbgut auf etwa 90 °C erhitzt. Dadurch werden die beiden Stränge voneinander getrennt.
Hybridisierung
Die Temperatur wird nun auf 55–60 °C reduziert. Bei dieser Temperatur lagern sich spezifischen Primer an die 3' Enden der DNA-Einzelstränge an. Dabei gilt das Komplementaritätsprinzip: Diese Primer können sich ausschließlich an ein komplementäres Gegenstück (Cytosin mit Guanin und Adenin mit Thymin) anlagern.
Elongation
Im 3. Schritt wird die Temperatur auf zirka 70 °C erhöht, um die DNA-Polymerase zu aktivieren, die an den Primern gebunden ist. Infolgedessen startet die Synthese eines neuen DNA-Strangs aus den Nukleotiden. So entstehen aus zwei DNA-Einzelsträngen zwei DNA-Doppelstränge.
Diese drei Schritte werden im Anschluss mehrfach hintereinander wiederholt, sodass die Anzahl der DNA-Doppelstränge pro Zyklus exponentiell ansteigt. Meistens werden zirka 30 bis 50 Zyklen durchgeführt.2
Die PCR ist ein überaus nützliches Verfahren zur Amplifikation von DNA, wenn es darum geht, die DNA von sehr geringen Probemengen zu vervielfältigen und zu analysieren.
Der cobas® HPV Test ist ein qualitativer In-vitro-Test zum PCR-basierten Nachweis der DNA von Humanen Papillomviren in Patientenproben.
Die Testergebnisse können auf zwei unterschiedliche Arten abgebildet werden: erstens als Gesamtergebnis über 14 hrHPV-Typen. Und zweitens mit der einzelnen Genotypisierung von HPV 16 sowie HPV 18, die Genotypen mit dem höchsten onkogenen Potential, und dem Gesamtergebnis von den 12 anderen hrHPV-Typen innerhalb eines Laufs. Die letzte beschriebene Art der Testdurchführung ist in Deutschland am verbreitetsten.
Als Labor haben Sie die Möglichkeit, individuell zu entscheiden, wie die Testergebnisse abgebildet werden:
Unter Hybridisierung versteht man einen Prozess, bei dem zwei komplementäre DNA-Stränge miteinander hybridisieren und durch Basenpaarung eine stabile Doppelhelix bilden. Für die HPV-Analyse verwendet man eine Hybridisierungsprobe, die an die in der Probe vorhandenen HPV-DNA-Sequenzen bindet. Diese Probe ist mit einem speziellen Marker, wie beispielsweise ein fluoreszzierenden Farbststoff gekennzeichnet.
Dieser Marker erleichtert den Nachweis der hybridisierten Probe: Wenn die Probe HPV-DNA enthält, kann die weiter oben erwähnte stabile Doppelhelix per Fluoreszenzmessung detektiert werden.
Die Testergebnisse werden ausgewertet, um festzustellen, ob eine HPV-Infektion vorliegt und durch welche HPV-Typen sie ausgelöst wurde.
Der hier dargestellte HPV-Analytik-Prozess dient als Beispiel. Je nach Art des HPV-Tests können die einzelnen Arbeitsschritte variieren.
In Zeiten nicht kalkulierbaren Probeaufkommens sowie zunehmenden Kosten-, Zeit- und Wettbewerbsdruck und wachsenden Fachkräftemangel gilt es, im Bereich der HPV-Analytik den Anteil an manuell auszuführenden Routinearbeiten auf ein absolutes Minimum zu reduzieren. Dazu müssen Sie die Analytik in Ihrem Labor automatisieren.
Auf diese Weise wird es Ihnen gelingen, die Arbeitsschritte zu vereinfachen, zu standardisieren und zu verkürzen. Gleichzeitig reduzieren Sie die Verletzungs- und Kontaminierungsgefahr für das Laborpersonal. Außerdem schließen Sie durch das Laborpersonal verursachte Fehler aus, die zum Beispiel durch das Verwechseln der Zuordnung von Etiketten und Probenröhrchen geschehen können.
Hinzu kommt, dass Sie Ihre Laborkräfte – statt für zeit- und kostenintensive Arbeiten – für wertschöpfende Arbeiten einsetzen können. Daraus resultiert eine höhere Motivation, ein größeres Engagement und führt in Kombination mit deutlich verkürzten Durchlaufzeiten zu Steigerung von Produktivität und Rentabilität Ihres Labors.
Durch die Automatisierung des Bereiches HPV-Analytik schlagen Sie gleich mehrere Fliegen mit einer Klappe:
Sie steigern die Produktivität Ihres Labors.
Gleichzeitig reduzieren Sie durch die Minimierung der Anzahl manueller Arbeitsschritte die Fehlerquote.
Sie beugen dem zunehmenden Fachkräftemangel vor.
Ihr Labor ist dem steigenden Kosten- und Wettbewerbsdruck gewachsen.
Einige Highlights:
Keine Probenvorsortierung erforderlich
Bis zu 144 Ergebnisse in einer 8-Stunden-Schicht
Kleine Stellfläche: 134 x 79 cm
Gleichzeitig bis zu 6 verschiedene Assays testen
Gleichzeitige Bearbeitung von LDT und IVD Testungen
100%ige Probenrückverfolgbarkeit
Einige Highlights:
Maximaler Durchsatz
bis zu 384 Ergebnisse in einer 8-Stunden Schicht (cobas® 6800 System)
bis zu 960 Ergebnisse in einer 8-Stunden Schicht (cobas® 8800 System)
Testergebnisse schon nach kurzer Zeit
erste Ergebnisse für ein Batch von 96 Testergebnissen innerhalb von 3,5 Stunden.
nachfolgende Batches mit je 96 Ergebnissen nach je 90 Minuten (cobas® 6800 System)
nachfolgende Batches mit je 96 Ergebnissen nach je 30 Minuten (cobas® 8800 System)
Hohe Flexibilität
keine Vorsortierung erforderlich, da Ready-to-use-Reagenzien genutzt werden
pro Lauf bis zu drei Tests parallel durchführbar
bis zu drei verschiedene Testparameter können aus einer Probe bestimmt werden.
mittels des cobas omni Utility Channels können eigene PCR-Tests durchgeführt werden
Lange Walk-Away-Time
8 Stunden (cobas® 6800 System)
innerhalb von 8 Stunden 1 x Zuwendung für kurze Abfallbeseitigung (cobas® 8800 System)
Sie haben weitere Fragen? Wir informieren Sie gerne allgemein über das Thema
LightCycler® PRO System (IVDR/RUO)
Größere Flexibilität und Vielseitigkeit mit dualen IVDR1- und RUO2-Modus-Funktionen
Verbesserte Temperaturhomogenität
Bidirektionale Anbindung
Kein Wartungsaufwand und Remote-Zugriff per PC / Smartphone / Tablet
Einfache Bedienbarkeit durch 40 cm Touchscreen-Display
Referenzen
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