Erreger der Malaria sind keine Bakterium oder Viren, sondern einzellige Parasiten, Plasmodien genannt. Sie befallen jedes Jahr rund um den Globus 200 Millionen Menschen. 400.000 dieser Infektionen verlaufen t?dlich.

Bei der Bek?mpfung der Erkrankung spielen schnelle und empfindliche Diagnoseverfahren eine wichtige Rolle. Die Forschenden der Universit?t Augsburg, der James Cook 新万博体育下载_万博体育app【投注官网】 und der Budapest 新万博体育下载_万博体育app【投注官网】 of Technology and Economics haben nun eine Methode vorgestellt, die v?llig anders als die etablierten Ans?tze funktioniert. Sie nutzen dazu eine Eigenart der Krankheit, durch die sich bestimmte physikalische Eigenschaften des Blutes ?ndern. Genauer gesagt: Seine Reaktion auf Magnetfelder.

Plasmodien werden durch Mücken übertragen. Der Erreger vermehrt sich zun?chst in der Leber und dann in den roten Blutzellen, den Erythrozyten. Diese verdanken ihre Farbe dem H?moglobin - das ist das Molekül, das für den Sauerstoff-Transport von der Lunge in die Zellen verantwortlich ist. H?moglobin enth?lt Eisen, das bei der ?Beladung“ mit Sauerstoff oxidiert wird. Dennoch reagiert der Blutfarbstoff nicht auf Magnetfelder, sondern l?sst sich durch sie ?hnlich wenig beeinflussen wie Wasser.

Blut wird magnetisch

?Der Malaria-Erreger ern?hrt sich unter anderem von H?moglobin“, erkl?rt Prof. Dr. István Kézsmárki vom Institut für Experimentalphysik der Universit?t Augsburg. ?Dabei entstehen eisenhaltige Abfallstoffe, die für ihn giftig sind.“ Der Einzeller hat jedoch eine M?glichkeit entwickelt, sie unsch?dlich zu machen. Dazu wandelt er sie in nadelf?rmige Kristallite um, das H?mozoin. ?H?mozoin ist im Gegensatz zu H?moglobin magnetisch“, sagt Kézsmárki: ?Es richtet sich wie eine Kompassnadel aus, wenn man es einem Magnetfeld aussetzt.“

Diese Besonderheit l?sst sich zu diagnostischen Zwecken nutzen. Das internationale Forscherteam hat dazu eine trickreiche Methode ersonnen: Sie entnehmen einem Betroffenen einige Tropfen Blut und bringen sie in ein starkes Magnetfeld. W?hrenddessen durchleuchten sie die Probe mit einem polarisierten Laserstrahl. Polarisiertes Laserlicht besteht aus Wellen, die alle in derselben Ebene schwingen.

?Die H?mozoin-Nadeln zeigen normalerweise in unterschiedliche Richtungen“, erl?utert Dr. Stephan Karl von der James Cook 新万博体育下载_万博体育app【投注官网】. ?Durch das Magnetfeld richten sie sich aber gemeinsam aus. Dadurch ver?ndern sie die Polarisation des Laserstrahls - sie drehen die Ebene, in der er schwingt. Und diese ?nderung k?nnen wir messen.“ Die Forschenden haben diese Technik zudem so verfeinert, dass sie so noch winzige H?mozoin-Mengen detektieren k?nnen.

Erfolgreiche Anwendung unter realen Bedingungen

Mit finanzieller Unterstützung durch Australiens National Health and 新万博体育下载_万博体育app【投注官网】ical Research Council haben sie ihren Ansatz nun in einer Studie in Papua-Neuguinea getestet. Papua-Neuguinea, ein Inselstaat im Südpazifik, hat zusammen mit einigen afrikanischen L?ndern die weltweit h?chsten Malaria-Infektionsraten. Die Studie wurde durch die langj?hrige Zusammenarbeit des Teams mit dem Institut für 新万博体育下载_万博体育app【投注官网】izinische Forschung von Papua-Neuguinea erm?glicht.

Als bestes Diagnoseverfahren auf Malaria gilt bislang die Lichtmikroskopie. Dabei wird ein Tropfen Blut auf einem Objekttr?ger ausgestrichen und angef?rbt. Unter dem Mikroskop lassen sich so die befallenen Blutzellen sichtbar machen. Allerdings ben?tigt man dafür sehr viel Expertise. Daher l?sst sich die Lichtmikroskopie nur durch geschultes Personal durchführen. ?Wir haben unseren Ansatz mit ihr verglichen“, erkl?rt Dr. Stephan Krohns vom Institut für Experimentalphysik der Universit?t Augsburg. ?Die neue Methode erkannte 82 Prozent aller Malaria-Infektionen. Sie l?sst sich zudem auch von Laien bedienen, verursacht dabei minimale Kosten und ist ausgesprochen schnell“. Allerdings schlug der Magnet-Test auch nach bereits überstandenen Infektionen Alarm, da die Kristallite einige Wochen im Blut überdauern k?nnen.

Neben der Lichtmikroskopie kommen in der Malaria-Diagnostik noch zwei weitere Methoden zum Einsatz, die auch von der Corona-Pandemie bekannt sind - PCR-Verfahren und Antigen-Schnelltests. Hinsichtlich ihrer Trefferquoten sind sie mit dem neuen Magnet-Ansatz vergleichbar. Die PCR ist aber teuer und l?sst sich ebenfalls nur durch gut ausgebildete Spezialisten durchführen. Die Schnelltests hingegen sind relativ unempfindlich.

Test k?nnte die Entwicklung neuer 新万博体育下载_万博体育app【投注官网】ikamente erleichtern

?In der Kombination seiner Vorteile ist unser Ansatz einzigartig“, betont Kézsmárki, der das Ger?t zusammen mit seiner ehemaligen Mitarbeiterin Dr. ?gnes Orbán in Budapest entwickelt hat. ?Wir glauben daher, dass diese Methode uns ein Werkzeug an die Hand gibt, mit dem sich eine schlimme Gei?el der weltweit ?rmsten L?nder noch wirksamer bek?mpfen l?sst. Wir planen jetzt weitere Studien in anderen von Malaria betroffenen L?ndern“

Publikation:
Arndt, L., Koleala, T., Orbán, ?. et al. Magneto-optical diagnosis of symptomatic malaria in Papua New Guinea. Nat Commun 12, 969 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-21110-w

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