Es ist ein medizinischer Durchbruch, der mit einer langen Schlange beginnt.
Brian Grimberg arbeitete in einer Klinik in Papua-Neuguinea und beobachtete frustriert, wie sich die Schlange von Menschen ausbreitete, die auf Malaria getestet werden wollten. Es dauerte fast eine Stunde, um das Blut jeder Person zu analysieren. Offensichtlich würden sie nicht alle erreichen.
Es musste einen besseren Weg geben, dachte er.
Dies führte zu Gesprächen mit Robert Brown, der wie Grimberg Forscher an der Case Western Reserve University in Cleveland ist. Dort ist Brown Physikprofessor und Grimberg Assistenzprofessor für internationale Gesundheit an der Case Western School of Medicine. Am Ende arbeitete er jedoch an einem Forschungsprojekt mit, das ein Gerät hervorbrachte, das die weltweite Erkennung und Behandlung von Malaria revolutionieren könnte.
"Wir haben viele Ideen ausprobiert", sagt Grimberg, "aber die letzte ist sowohl die billigste als auch die effektivste."
Ein paar Magnete und ein Laser
Das, was sie und ihr Team - einschließlich des leitenden Forschers Robert Deissler und des Konstrukteurs Richard Bihary - erfunden haben, wird als magnetooptischer Detektor (MOD) bezeichnet und kombiniert Magnete und Laserlicht, um in weniger als einer Minute festzustellen, ob ein Blutstropfen vorliegt enthält Malariaparasiten.
Grimberg wusste, dass infiziertes Blut magnetischer ist als gesundes Blut. Da die Parasiten rote Blutkörperchen verbrauchen, hinterlassen sie ein Nebenprodukt namens Hämozoin, das Eisenpartikel enthält. Könnte dies der Schlüssel sein, um Wissenschaftlern zu helfen, Blut mit Malaria schneller und genauer zu identifizieren?
Also begann er mit Brown zu arbeiten, dessen Abteilung seit vielen Jahren Magnetfelder erforscht. Das war im Jahr 2009, und wie bei vielen wissenschaftlichen Untersuchungen haben sie eine Reihe von Ansätzen getestet, die sich nicht bewährt haben. Dann entdeckten sie die fehlende Komponente: Laserlicht.
Aufgrund des Eisens im Abfall der Parasiten konnten die Forscher die winzigen Kristalle mithilfe von Magneten manipulieren und drehen. Und wenn sie auf eine bestimmte Weise ausgerichtet waren, absorbierte das Blut das Licht eines Lasers, während der Strahl leicht durch eine Probe einer gesunden Person ging.
Das Team hat seine Erfindung weiterentwickelt und verfügt nun über ein Instrument, mit dem Malaria nicht nur viel schneller erkannt werden kann als mit vorhandenen Methoden, sondern das auch tragbar und sehr kostengünstig ist - zwei entscheidende Eigenschaften, wenn Sie in abgelegenen Dörfern arbeiten. Jeder Test kostet nur etwa einen Dollar, das sind rund 50 Prozent weniger als bei einem Mikroskop. Die MOD selbst, nicht viel größer als ein Schuhkarton, kostet etwa 500 US-Dollar.
"Vor langer Zeit sind wir zu dem Schluss gekommen, dass ein Gerät, das alles erkennt, aber 100.000 US-Dollar kostet, im Grunde genommen nutzlos ist", erklärt Grimberg. „Wenn du es nicht bewegen und rausgehen und den Leuten helfen kannst, wird es niemand kaufen. Wir wollten, dass es großartig ist, aber es musste auch realistisch sein. “
Immer noch ein Mörder
Während Malaria in den meisten Industrieländern keine große Bedrohung für die öffentliche Gesundheit mehr darstellt, bleibt sie in bis zu 100 Ländern eine verheerende Krankheit, wobei die Hälfte der Weltbevölkerung in Gefahr ist. Laut der Weltgesundheitsorganisation ist es für mehr als 400.000 Todesfälle pro Jahr verantwortlich, darunter viele kleine Kinder.
Grimberg geht davon aus, dass die Krankheit so hartnäckig ist, dass der Schwerpunkt eher auf der Ausrottung der Mücken liegt, die sie verbreiten, als auf Menschen, die sich angesteckt haben. Die Schädlinge werden nicht mit dem Parasiten geboren. Sie übermitteln es einfach von menschlichen Trägern - viele, die nicht einmal wissen, dass sie krank sind - an andere Menschen.
Er weist darauf hin, dass es immer viel einfacher war, die Mücken zu bekämpfen, indem Pestizide über Felder und Sümpfe oder in Häuser gesprüht wurden, anstatt alle menschlichen Überträger zu identifizieren und zu behandeln. Aber die Insekten haben sich weitgehend angepasst und bleiben nun eher außerhalb von besprühten Häusern, sagt er. Für Grimberg wäre ein effektiverer Ansatz, ganze Gemeinden zu testen.
"Mit dem Gerät, das wir entwickelt haben, können wir zum ersten Mal in Dörfer gehen und jeden untersuchen und den Leuten sagen:" Sie haben ein bisschen Malaria und wir möchten, dass Sie behandelt werden ", sagt Grimberg. Wir würden dieses Reservoir der Krankheit beseitigen, damit Sie so viele Mücken haben können, wie Sie möchten, und sie würden keine Malaria übertragen können. “
Die MOD wird bereits in Kenia und Peru im Feld getestet. Ab nächsten Monat werden damit drei ganze Dörfer in Kenia gescreent. Alle Malariaträger werden identifiziert und behandelt, und die Ergebnisse werden mit ähnlichen Dörfern verglichen, in denen das Gerät nicht verwendet wird.
Es ist schwer zu sagen, wann das Gerät zur Bekämpfung von Malaria eingesetzt werden könnte. Ein großer Schritt wurde im vergangenen Frühjahr unternommen, als Hemex Health, ein auf globale Gesundheitsfragen spezialisiertes Unternehmen in Oregon, die Lizenz für die Technologie erwarb. Aber es gibt noch viel zu testen, und Grimberg weiß, dass er in Feldkliniken eine Menge Demos durchführen muss, um die Gesundheitsbeamten von seiner Wirksamkeit zu überzeugen.
"Es gibt immer einen gewissen Widerstand gegen einen neuen Ansatz", räumt er ein. „Aber die Geschwindigkeit unseres Geräts ist wirklich der Schlüssel. Wenn Sie Malaria beseitigen möchten, müssen Sie in der Lage sein, die zuletzt infizierte Person zu finden. Und das ist im Moment schwer zu tun. “
Ihre Arbeit an der MOD hat jedoch bereits beachtliche öffentliche Anerkennung gefunden. In diesem Herbst erhielten sie vom US-amerikanischen Patent- und Markenamt einen Patents for Humanity Award und wurden im November bei einer Zeremonie im Weißen Haus geehrt. Das Team hat ein Patent für das Gerät angemeldet.
Die beiden führenden Forscher sind jedoch ebenso zufrieden darüber, wie gut ihre lange Zusammenarbeit funktioniert hat. Grimberg weist darauf hin, dass Browns Wissen und sein Hintergrund mit Magnetfeldern es ihnen ermöglichten, eine Reihe verschiedener Ideen zu untersuchen, bevor sie eine konkrete Idee hatten, um einen Zuschuss zu beantragen. Und Brown sagt, das MOD-Projekt habe zur Erforschung neuer Anwendungen magnetischer Kristalle bei anderen Krankheiten geführt.
"Es war eine wunderbare Geschichte über Grundlagenforschung an einer Universität und ihre Fähigkeit, sie auf viele Dinge anzuwenden", sagt er. „Was großartig ist, ist, dass wir hier sitzen und an grundlegenden Dingen arbeiten. Von Zeit zu Zeit können sie zur Lösung großer Probleme in der Gesellschaft eingesetzt werden. Das ist eine wundervolle Sache für uns. “
