Wie funktionieren Antikörpertests?

Zwei typische Blutdiagnostikmethoden für das neuartige Coronavirus sind die Enzym-Immunassay-Methode (ELISA) und ein indirekter Fluoreszenz-Antikörpertest (IFA).

Für die direkte ELISA-Methode wird Blut eines Patienten benötigt, welches dann typischerweise in ein Labor gesendet und dort zu Blutserum weiterverarbeitet wird.4 Eine Mikrotiterplatte wird mit einem immobilisierten, synthetischen Spike-Protein vorbereitet, das eine ähnliche Form wie das neuartige Coronavirus hat. Das Serum wird auf die Mikrotiterplatte gegeben und die lgM- und lgG-Antikörper binden sich an das Antigen. Ungebundene Antikörper werden abgespült. Es wird außerdem eine chemische Flüssigkeit hinzugefügt, die die Farbe wechselt, wenn sich Antikörper an das Ziel-Antigen gebunden haben. Die Farbänderung ist proportional zu der Menge an Antigen-spezifischen Antikörpern in der Probe. Die Farbintensität kann visuell oder spektrophotometrisch über einen Immunassay-Lesegerät bestimmt werden (Ablauf dargestellt in Abbildung 2 oben).

Abbildung 2: Direkter ELISA-Prozess bei dem Farbänderungen das Vorhandensein von Antikörpern anzeigen.

Die zweite und vorteilhaftere serologische Diagnostikmethode ist der indirekte Fluoreszenz-Antikörpertest (IFA).

Die Schritte beim IFA-Test sind sehr ähnlich zu denen bei ELISA. Sowohl mit dem Virus infizierte als auch nicht infizierte Zellen werden in Vertiefungen auf Glasträgern aufgebracht. Wie auch bei der ELISA-Methode werden ungebundene Antikörper abgespült. Die Bindung primärer Antikörper an die Vertiefungen wird in der IFA-Methode über mit fluoreszierenden Farbstoffen versehene Anti-Immunglobuline gezeigt. Nachdem alle ungebundenen Konjugate abgespült sind, werden die Träger mit gepuffertem Glyzerin bedeckt und mit einem Fluoreszenzmikroskop betrachtet. Die Form und der Ort der Fluoreszenz wird untersucht, um spezifische von nicht-spezifischen Reaktionen zu unterscheiden (Abbildung 3). Dies ist bei den meisten anderen serologischen Tests nicht möglich und ein großer Vorteil der IFA-Methode.⁵

Abbildung 3: Indirekter Immunfluoreszenz-Test auf Antikörper.

Viele Immunassay-Lesegerät für die ELISA- oder IFA-Methode basieren auf Fluoreszenz oder Farbänderungen bei Enzymreaktionen und folgen einem ähnlichen Schema wie die Fluoreszenzmikroskopie (Abbildung 4). Beispiele für Firmen, die Geräte für Immunfluoreszenz-Anwendungen anbieten, sind BioTek Instruments, Molecular Devices, Essen BioScience und Thermo Fisher Scientific.

Abbildung 4: Das optische Design von fluoreszenzbasierten oder auf Farbdetektion basierenden Prüfsystemen für die ELISA- und IFA-Methode ähnelt diesem Aufbau eines einfachen Fluoreszenzmikroskops.

Ein Anregungsfilter ermöglicht die Transmission von Wellenlängen einer Beleuchtungsquelle, die die Fluoreszenzprobe anregen würden. Diese Anregungswellenlängen werden von einem dichroitischen Filter reflektiert und durch eine Linse auf die Probe fokussiert. Die Fluoreszenzemission der Probe wird durch den dichroitischen Filter transmittiert und mithilfe von Linsen auf den Detektor des Systems fokussiert. Durch Messung der Menge an Fluoreszenz kann das Immunassay-Lesegerät das Vorhandensein von COVID-19 Antikörpern bestimmen, die dann belegen, ob der Patient das Virus hatte oder nicht.