Der Begriff „Arbovirus“ bezeichnet jede Art von Virus, das durch Arthropoden wie Steckmücken und Zecken übertragen wird, beispielsweise das West-Nil-Virus und das Östliche Pferdeenzephalomyelitis-Virus, die beide durch Mückenstiche auch auf den Menschen übertragen werden können. Überwachungsprogramme wie das, an dem das Arbovirus Testing Lab der New Hampshire Public Health Laboratories beteiligt ist, liefern wertvolle Daten, anhand derer erforscht werden kann, wie gegen diese von Stechmücken übertragenen Krankheiten vorzugehen ist.

Wie viele andere Labore weltweit hat die COVID-19-Pandemie das Arbovirus Testing Lab zu drastischen Veränderungen an seinem Stechmückenüberwachungsprogramm veranlasst. Als Reaktion auf die neue Situation führte das Labor ein automatisiertes Sammelproben-Testverfahren ein, bei dem der ASSIST PLUS-Pipettierroboter zum Einsatz kommt. Laborleiterin Denise Bolton erläutert: „Uns wurde bewusst, dass die starke Nachfrage nach Tests, die begrenzte Verfügbarkeit von PCR-Instrumenten und die unglaubliche Belastung des Laborpersonals kein kurzfristiges Phänomen sein würden. Wir hatten vor der Pandemie bereits in Erwägung gezogen, unsere Arbovirus-Überwachung versuchsweise auf ein Testmodell mit gepoolten Proben umzustellen. Es war klar, dass nun der Zeitpunkt für diese Initiative gekommen war.“

Umstellung auf ein Sammelproben-Testverfahren

Nach Erkundung der Poolingmethoden und der Entwicklung eines Protokolls für das Labor folgte eine Machbarkeitsstudie, bei der wir Kombinationen von WNV-/EEEV-positiven Proben in unterschiedlichen Konzentrationen analysierten. Dabei zeigte sich, dass in einem Pool mit vier Proben auch positive Proben mit sehr geringer Virenlast noch erkannt wurden. „Bei der Validierung bestätigte sich die hohe Präzision und Sensitivität des Verfahrens, sodass wir im Sommer 2020 Sammelproben-Tests einführten, wobei wir zunächst die Probenpools manuell zusammenführten. Die Verarbeitung von Stechmückenproben ist sehr aufwendig. In zahlreichen Arbeitsschritten müssen Röhrchen aufgeschraubt und zugeschraubt und Proben pipettiert werden, wobei die Sicherheitsprotokolle stets exakt einzuhalten sind. Durch den zusätzlichen Schritt der Probenzusammenführung wurde das Verfahren weiter verkompliziert. Die Analyse nahm über eine Stunde in Anspruch und erforderte ein Höchstmaß an Konzentration. Auch unter qualitativen Gesichtspunkten war es riskant, am Ende des Verfahrens einen manuellen Arbeitsschritt anzufügen. Die Möglichkeit, dass sich Analysefehler einschleichen könnten, bereitete mir durchaus Sorge.“

Keine Chance für Fehler

Um mögliche Fehler durch manuelle Arbeitsschritte auf ein Minimum zu begrenzen, wurde beschlossen, die Automatisierung der Probenzusammenführung mit einem ASSIST PLUS-Pipettierroboter zu erproben. „Ich kannte den ASSIST PLUS bereits, denn wir verwenden das Instrument für das Handling unserer COVID-19-Proben“, führt Denise Bolton weiter aus. „Die Erstellung des Pooling-Programms war dank der mit dem Instrument gelieferten VIALAB-Software ganz einfach. Da die INTEGRA-Pipetten so wunderbar flexibel sind, konnten wir unser Stechmückenverarbeitungsverfahren unverändert beibehalten. Wir verwenden den ASSIST PLUS mit einer 8-Kanal-VOYAGER-Pipette mit einstellbarem Spitzenabstand für die Übertragung der Aliquots aus 2-ml-Röhrchen in eine 96-Well-Platte. Die Sammelproben à 200 µl, die wir auf diese Weise zusammenführen, enthalten jeweils vier Proben. Nach Abschluss dieses Vorgangs erledigt der ASSIST PLUS die Zugabe von Lysepuffer direkt in die Sammelproben, die dann insgesamt für die Nukleinsäureextraktion verwendet werden. Diese Rationalisierung des Verfahrens spart Zeit und senkt unseren Verbrauch an Laborgefäßen aus Kunststoff, da wir keine großen Probensammlung erzeugen und daraus Teilmengen zur Extraktion transferieren. Auf diese Weise konnten wir durch den Einsatz des ASSIST PLUS zwei Pipettierschritte automatisieren, die früher manuell durchgeführt wurden und damit auch den Arbeitsaufwand senken.“

Ersparnis von Zeit und Geld

Die Einführung des Sammelproben-Testverfahrens für die Arbovirus-Überwachung hat zu einer 75-prozentigen Einsparung bei Extraktions- und PCR-Reagenzien geführt und die Beanspruchung der PCR-Instrumente für das Überwachungsprogramm verringert. „Die Probenzusammenführung mit dem ASSIST PLUS-Pipettierroboter spart dem Analysepersonal wertvolle Zeit, vor allem aber gibt uns dieses Verfahren die Gewissheit, dass der schwierigste Prozessschritt fehlerfrei ausgeführt wird“, ergänzt Denise Bolton zum Schluss.

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