Bei Tests im Rahmen der Krankheitsüberwachung und Diagnostik werden häufig Proben gepoolt, da dies eine kosteneffektive Möglichkeit ist, den Verbrauch teurer Reagenzien ohne wesentliche Einbußen bei der Testempfindlichkeit zu senken. Diese Vorgehensweise ist besonders seit der COVID-19-Pandemie wichtig geworden, da täglich große Probenmengen getestet werden müssen und es dadurch manchmal zu Versorgungsengpässen bei wichtigen Reagenzien kommt. Die gesamte Probenvorbereitung – vom Transfer der Proben aus den einzelnen Röhrchen auf die Platten bis hin zu den Poolingschritten – lässt sich mit dem Pipettierroboter ASSIST PLUS automatisieren. In Verbindung mit der VOYAGER-Pipette mit einstellbarem Spitzenabstand erhöht er den Durchsatz, eliminiert manuelle Fehler und lässt den Labormitarbeitenden Zeit für andere Aufgaben.

Vorteile und Herausforderungen

Das Pooling von Patientenproben ist bei diagnostischen Untersuchungen wie Immunoassays und molekulardiagnostischen Tests eine verbreitete Methode, um die Testkapazitäten zu erhöhen und gleichzeitig Reagenzkosten bei der Analyse von Krankheitserregern wie SARS-CoV-2 einzusparen. Bei herkömmlichen Poolingverfahren werden Probenpools gebildet, indem man gleiche Mengen einer definierten Anzahl von Proben in einem Gefäß zusammenführt und dann testet. Ist das Testergebnis negativ, kann daraus geschlossen werden, dass alle Proben im Pool negativ sind. Im Falle eines positiven Ergebnisses werden alle Proben im Pool einzeln erneut getestet, um die Probe oder Proben zu identifizieren, die das positive Ergebnis verursacht hat bzw. haben. Die optimale Poolgröße – in der Regel zwischen vier und 24 Proben – richtet sich nach der Prävalenz des Zielanalyten in der Patientenpopulation und lässt sich mit statistischen Methoden berechnen.

Diese Vorgehensweise hat eine Reihe von Vorteilen:

• Es können bedeutend mehr Patienten getestet werden, selbst wenn es Lieferengpässe bei Reagenzien gibt.
• Reagenzkosten werden reduziert.
• Der Probendurchsatz steigt, ohne in zusätzliche teure Analysegeräte investieren zu müssen.
• Im Rahmen von Überwachungsprogrammen können viele Patienten regelmäßig getestet werden, um infizierte Personen frühzeitig zu identifizieren und die Ausbreitung von Krankheiten zu verhindern.

Das Verfahren hat jedoch auch Nachteile. Die Nachverfolgung der Proben innerhalb der Pools stellt einen zusätzlichen Aufwand dar und die Testsensitivität kann durch die Verdünnung des Zielanalyten sinken. Die Dekonstruktion und das Nachtesten aller Proben in positiv getesteten Pools erfordert zusätzliche Ressourcen, angefangen bei Reagenzien und Verbrauchsmaterialien bis hin zur Arbeitszeit der Labormitarbeitenden. Proben-Pooling bringt daher die größten Einsparungen, wenn die Krankheitsprävalenz weniger als 3 % beträgt. Durch die zusätzlichen Schritte bei der Probenverarbeitung kommt es auch zu einer geringfügigen Verlängerung der Bearbeitungszeit.

Wenn die Prävalenz des Analyten in der Population deutlich zunimmt, ist die herkömmliche Poolingmethode möglicherweise nicht mehr geeignet, da zunehmend Proben aus positiven Pools nachgetestet werden müssen. In diesem Fall kann eine zweiteilige Poolingmethode die Zahl der Proben, die zur Bestätigung eines positiven Poolergebnisses neu getestet werden müssen, reduzieren. Zweiteiliges Pooling ist eine alternative Lösung zur Reduzierung der Notwendigkeit einer Bestätigungsanalyse. Die Proben werden dabei in einer Rasteranordnung sowohl horizontal als auch vertikal gepoolt und somit jeweils in zwei verschiedenen Pools getestet. Positive Einzelproben sind daran erkennbar, dass sie in beiden Pools ein positives Ergebnis zeigen; dadurch wird die Notwendigkeit von Bestätigungstests reduziert.

Automatisierung für einfachere Arbeitsabläufe und mehr Sicherheit

Die Automatisierung von Pooling-Assays mit dem Pipettierroboter ASSIST PLUS und den VOYAGER-Pipetten mit einstellbarem Spitzenabstand erhöht dank einheitlicher Pipettierhöhen nicht nur die Reproduzierbarkeit, sondern minimiert auch manuelle Arbeitsschritte. Dadurch ist weniger aktive Arbeitszeit am Gerät erforderlich und eine höhere Sicherheit der Labormitarbeitenden gewährleistet.

Durch seine kompakte Größe findet der ASSIST PLUS problemlos in der Sicherheitswerkbank Platz und schützt so Proben und Anwender. Durch die Automatisierung entfallen manuelle Pipettierschritte, was zur Vermeidung des RSI-Syndroms, besonders beim Arbeiten auf engem Raum in Sicherheitswerkbänken, beiträgt. Verglichen mit Einkanalpipetten beschleunigen die VOYAGER-Pipetten den Poolingablauf und damit den Gesamtdurchsatz deutlich. Mit ihnen können bis zu zwölf Proben gleichzeitig transferiert werden, und durch die automatische Einstellung des Spitzenabstands sind sie für die verschiedensten Röhrchenständer geeignet. Die Mischung der Proben vor und nach dem Ansaugen erfolgt ebenfalls vollautomatisch, wodurch die optimale Zahl von Zyklen für Ihren Workflow gewählt werden kann. Wenn ein größeres als das transferierte Volumen verwendet wird, ist eine gute Durchmischung des endgültigen Pools gewährleistet.

Schlussfolgerung

Proben-Pooling ist ein effizientes Verfahren für das Krankheitsscreening auf Populationsebene. Eine einfache Automatisierung dieses Prozesses ermöglicht der Pipettierroboter ASSIST PLUS in Verbindung mit der VOYAGER-Pipette mit einstellbarem Spitzenabstand. Zusammen erhöhen sie den Durchsatz, vermeiden Pipettierfehler und reduzieren gleichzeitig das Risiko eines RSI-Syndroms bei Labormitarbeitenden. Entscheidend ist auch, dass diese flexible Lösung die Automatisierung zahlreicher nachgeordneter Verfahren – wie Nukleinsäure-Extraktion, PCR-Testvorbereitung und ELISA-Assays – auf derselben Plattform ermöglicht, wodurch die Zeit bis zum Ergebnis verkürzt und die Bedienersicherheit verbessert wird.