Smartphones können Ihren Puls messen, Ihre geistige Gesundheit überwachen, Ihre Ernährung verfolgen, Ihren Schlafzyklus analysieren und dabei helfen, Ihren Diabetes zu kontrollieren. Jetzt kann eine neue Smartphone-Technologie in einem Bruchteil der Zeit, die ein Labortechniker in Anspruch nehmen würde, Parasiten in Ihrem Blut aufspüren.
CellScope wurde von einem Team der University of California in Berkeley entwickelt und ist ein Smartphone-Mikroskop, das mithilfe von Videos die Bewegung von Parasiten erkennt. Es wird derzeit für die Diagnose von zwei vernachlässigten Tropenkrankheiten getestet, die in Teilen der Entwicklungsländer endemisch sind, nämlich Onchozerkose und lymphatische Filariose. Wenn es weit verbreitet ist, könnte es die Behandlung an Orten erheblich verbessern, an denen Menschen häufig keinen Zugang zu grundlegenden medizinischen Dienstleistungen haben.
„Die Idee, Mobiltelefone für die Mikroskopie zu verwenden, beschäftigen wir uns bereits seit einigen Jahren, als Kameras auf Mobiltelefonen zu sehen waren“, sagt Daniel Fletcher, Professor für Biotechnik in Berkeley, der das Labor leitet CellScope erstellt. „Wir waren schon früh davon überzeugt, dass sich diese Geräte zu einer Reihe von unterschiedlichen Anwendungen entwickeln lassen.“
Um zu verstehen, was CellScope einzigartig macht, müssen Sie wissen, wie Onchozerkose und lymphatische Filariose funktionieren.
Ein Biss einer weiblichen Blackfly kann Onchozerkose oder Flussblindheit übertragen, während Mücken lymphatische Filariose oder Elephantiasis verbreiten. Bei beiden Krankheiten lagern die Insekten Larven ab, die sich dann im menschlichen Körper ansiedeln und zu Würmern heranwachsen. Zu den Symptomen einer Onchozerkose gehören Hautknötchen, schrecklicher Juckreiz (manchmal verbrennen so schlechte Menschen ihre Haut, um ihn zu stoppen) und in einigen Fällen ein Verlust des Sehvermögens. Es ist die zweithäufigste Ursache für ansteckende Blindheit in der Welt. Die lymphatische Filariose führt zu einer Verdickung der Haut und Schwellung der Extremitäten, die schwerwiegend sein können.
Glücklicherweise kann ein Antiparasitikum namens Ivermectin zur Behandlung von Onchozerkose und lymphatischer Filariose eingesetzt werden. Aber hier ist der Haken: Viele Menschen mit diesen beiden Krankheiten sind auch mit Loa loa, einem anderen Parasiten, infiziert. Wenn Sie jemandem mit einer Loa-Loa- Infektion Ivermectin geben, kann der Patient unter schweren Nebenwirkungen leiden und sogar sterben. Das Testen auf Loa Loa ist jedoch zeitaufwändig und erfordert wissenschaftliche Ausrüstung und Fachkenntnisse.
Der „Goldstandard“ der Loa-Loa- Diagnose war schon immer der Blutabstrich, sagt Fletcher. Hier wird eine Blutprobe auf einen Objektträger gelegt, mit einem Fleck behandelt und unter einem Mikroskop beobachtet. Je nachdem, wie weit der Patient von einer Laboreinrichtung entfernt ist, kann es Tage dauern, bis die Ergebnisse vorliegen.
"Um eine große Anzahl von Menschen schnell zu diagnostizieren, brauchten wir etwas viel schnelleres", sagt Fletcher.
Das Gerät enthält ein 3D-gedrucktes Gehäuse, in dem einfache Optiken, Schaltkreise und Steuerungen zur Aufbereitung der Blutprobe untergebracht sind. CellScope kann den Loa loa- Parasitenwurm in weniger als 3 Minuten direkt aus Vollblut quantifizieren. (Mike D'Ambrosio und Matt Bakalar, Fletcher Lab, UC Berkeley) Schließlich kam das Team auf die Idee, die Bewegung der Würmer zu nutzen, um sie automatisch zu erkennen. CellScope funktioniert so: Ein Mobiltelefon liegt auf einer 3D-gedruckten Basis und hat einen Steckplatz für eine Blutprobe. Die Basis enthält LED-Leuchten, Mikrocontroller und einen USB-Anschluss. Wenn die Blutprobe eingelegt ist, kommuniziert das Telefon mit der Basis, um eine Reihe von Videos aufzunehmen. Anschließend sucht ein Algorithmus im Video nach der Bewegung der Loa loa- Würmer. Die Ergebnisse sind fast sofort verfügbar. Wenn keine Loa-Loa- Infektion vorliegt, kann der Patient sofort mit Ivermectin beginnen.
Im Gegensatz zur herkömmlichen Loa-Loa- Diagnose, für die ein Labor und ein ausgebildeter Techniker erforderlich sind, kann CellScope von jedem überall verwendet werden. Dies ist besonders wichtig in ländlichen Gegenden wie Kamerun, wo ein Team von Forschern, die mit Berkeley zusammenarbeiten, CellScope ständig getestet hat und es kaum Zugang zu konventioneller medizinischer Versorgung gibt. Die Automatisierung reduziert auch menschliche Fehler, ein häufiges Problem in der Labordiagnose.
Fletcher hofft, dass CellScope bei der Diagnose anderer Parasiten nützlich sein wird, wie bodenübertragener Würmer (eine Kategorie, die Spulwürmer, Hakenwürmer und Peitschenwürmer umfasst) und Trypanosomen, die Schlafkrankheit und Chagas-Krankheit verursachen. CellScope könnte auch ein nützliches Instrument zur Diagnose nicht-parasitärer Krankheiten wie Tuberkulose an Orten sein, an denen es nur wenige herkömmliche Mikroskope gibt.
Der nächste Schritt für CellScope ist eine größere Studie mit etwa 40.000 Probanden in Kamerun. Darüber hinaus haben zwei ehemalige Studenten von Fletcher's ein Startup namens CellScope gegründet, um Produkte auf Basis der CellScope-Technologie auf den Markt zu bringen.
"Wir hoffen, dass diese Kombination aus Hardware- und Software-Automatisierung, die von diesen leistungsstarken Mobiltelefonen angetrieben wird, eine Lösung für diese Krankheiten bietet", sagt er.
