Der einfache, kostengünstige HPV-Test liefert Ergebnisse in weniger als einer Stunde

A Ein Forscherteam unter der Leitung der Rice University hat in Zusammenarbeit mit Kollegen in Mosambik und dem MD Anderson Cancer Center der University of Texas einen einfachen, erschwinglichen Test auf humane Papillomaviren (HPV) entwickelt, der in weniger als einer Stunde Ergebnisse liefert, ohne dass ein spezielles Labor erforderlich ist. Der Durchbruch könnte Frauen in ressourcenschwachen Verhältnissen die Möglichkeit bieten, in einem einzigen Klinikbesuch auf Gebärmutterhalskrebs untersucht und behandelt zu werden, ein Schritt, der nach Ansicht globaler Gesundheitsexperten unzählige Leben retten könnte. Die Forschung wurde kürzlich in veröffentlicht Naturkommunikation.

Gebärmutterhalskrebs gilt als leicht vermeidbar, dennoch ist er nach wie vor eine der tödlichsten Krebsarten für Frauen weltweit. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sterben jedes Jahr mehr als 350.000 Frauen an der Krankheit, und fast 90 % dieser Todesfälle ereignen sich in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen, in denen der Zugang zu regelmäßigen Früherkennungsuntersuchungen auf Gebärmutterhalskrebs eingeschränkt ist. Eine anhaltende Infektion mit Hochrisiko-HPV-Typen verursacht fast alle Fälle von Gebärmutterhalskrebs. Während Impfstoffe dazu beitragen, HPV-Infektionen weltweit zu reduzieren, handelt es sich heute bei den meisten gefährdeten Frauen um Erwachsene, die den Impfstoff im Kindesalter nicht erhalten haben. Für sie ist eine regelmäßige und zuverlässige Vorsorgeuntersuchung der einzige Weg zur Früherkennung und lebensrettenden Behandlung.

Gebärmutterhalskrebs ist fast vollständig vermeidbar, dennoch fordert er jedes Jahr Hunderttausende Todesopfer. Unser Ziel war es, einen Test zu entwickeln, der genau genug ist, um die Behandlung zu leiten, schnell genug, um ihn während eines Klinikbesuchs zu verwenden, und kostengünstig genug, um ihn zu skalieren. Dieser Test erfüllt alle drei Ziele.“

Maria Barra, Erstautor, Bioingenieurwesen-Doktorand bei Rice

Die WHO empfiehlt HPV-DNA-Tests als Goldstandard für die Früherkennung von Gebärmutterhalskrebs, doch bestehende HPV-DNA-Tests erfordern oft teure Laborausrüstung und ausgebildete Labortechniker – Hindernisse, die einen breiten Einsatz in ressourcenarmen Umgebungen unerreichbar machen. Aus diesem Grund werden viele Frauen nicht auf Gebärmutterhalskrebs untersucht. Selbst wenn es Screening-Programme gibt, kann es Tage oder Wochen dauern, bis die Ergebnisse vorliegen. Die Patienten gehen, um auf die Ergebnisse zu warten. Wenn die Pflegeeinrichtungen jedoch abgelegen, zahlreich und schwer zugänglich sind, können Patienten häufig nicht zur Behandlung zurückkehren, sodass die Entstehung präkanzeröser Läsionen unkontrolliert fortschreitet. Ein schnellerer Test ohne die Abhängigkeit von einem Labor könnte Ergebnisse und eine sofortige Behandlung während desselben Patientenbesuchs liefern.

„Das ist die Art von pragmatischer Innovation, auf die wir uns bei der Entwicklung für die globale Gesundheit konzentrieren – weniger Schritte, geringere Kosten, größere Wirkung“, sagte Rebecca Richards-Kortum, Professorin für Bioingenieurwesen an der Malcolm Gillis University und Co-Direktorin des Rice360 Institute for Global Health Technologies bei Rice. „Unsere Daten zeigen, dass Sie ein molekulares Screening in Laborqualität in nahezu jede Umgebung integrieren können, ohne Einbußen bei der Zuverlässigkeit hinnehmen zu müssen. Die schnelle Bereitstellung präziser Ergebnisse ermöglicht es Ärzten, ohne Verzögerung mit der Behandlung zu beginnen.“

Der neue Test verwendet eine Methode namens Loop-mediated Isothermal Amplification (LAMP), die den DNA-Nachweis vereinfacht, indem sie bei einer einzigen Temperatur durchgeführt wird. Anstatt eine DNA-Extraktion zu erfordern – ein komplizierter Schritt in vielen bestehenden Tests – ist dieser Prozess ohne Extraktion. Eine Abstrichprobe wird chemisch lysiert, direkt zu den LAMP-Reagenzien gegeben und etwa 45 Minuten lang in einem tragbaren Heizgerät inkubiert und dann durch Fluoreszenz gemessen.

Der Test erkennt drei der gefährlichsten HPV-Typen (HPV16, HPV18 und HPV45), die zusammen etwa 75 % aller Gebärmutterhalskrebserkrankungen verursachen. Es verfügt außerdem über eine integrierte Zellkontrolle, um sicherzustellen, dass die Probe ordnungsgemäß entnommen wurde.

In klinischen Studien zeigte der Test bei 38 Proben aus Houston eine 100-prozentige Übereinstimmung mit dem Referenzstandard und eine 93-prozentige Übereinstimmung in 191 Proben aus Maputo, Mosambik. Die Kosten für den Test werden voraussichtlich weniger als 8 US-Dollar pro Stück betragen, und das tragbare Gerät, auf dem er läuft, ist batteriebetrieben, was ihn ideal für Kliniken ohne kontinuierliche Stromversorgung macht.

„Hohe Sterblichkeitsraten aufgrund von Krebs stehen in engem Zusammenhang mit Verzögerungen bei der Diagnose und eingeschränktem Zugang zu frühzeitiger Behandlung“, sagte Cesaltina Lorenzoni, Leiterin des Nationalen Krebskontrollprogramms beim mosambikanischen Gesundheitsministerium, Direktorin für Wissenschaft und Lehre am Maputo Central Hospital und Professorin für Pathologie an der medizinischen Fakultät der Eduardo Mondlane University. „Point-of-Care-Technologien, die Klinikern dabei helfen können, Krebs zu erkennen und Behandlungsoptionen in einem einzigen Patientenbesuch festzulegen, könnten in klinischen Umgebungen in Maputo lebensrettend sein. Dieser Test hat in unserem klinischen Umfeld sehr gut funktioniert und verspricht, eine schnelle, spezifische und kostengünstige Krebserkennung zu liefern, die die Ergebnisse für Frauen in unserem Land deutlich verbessern würde.“

Die WHO hat sich das ehrgeizige Ziel gesetzt, bis 2030 weltweit 70 % aller Frauen einem Screening zu unterziehen als Teil seiner öffentlichen Gesundheitskampagne zur Beseitigung von Gebärmutterhalskrebs. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen Millionen von Frauen in verschiedenen globalen Umgebungen untersucht werden, denen es an moderner Laborausrüstung oder -ressourcen mangelt.

Durch den Verzicht auf teure Instrumente, die Minimierung des Probenhandlings und die Lieferung schneller, genauer Ergebnisse stellt der LAMP-Assay einen bedeutenden Schritt zur realistischen Erreichung des WHO-Ziels dar. Entscheidend ist, dass es die Tür zu „Screen-and-Treat“-Strategien öffnet, bei denen der Patient bei einem positiven Ergebnis noch beim selben Arztbesuch behandelt werden kann, was Behandlungsverzögerungen und Verluste bei der Nachsorge reduziert.

Das Team arbeitet derzeit daran, den Test auf weitere Hochrisiko-HPV-Typen auszudehnen und arbeitet außerdem an lyophilisierten (gefriergetrockneten) Reagenzien, die keine Kühlung erfordern, um die Anwendbarkeit des Tests in ländlichen oder ressourcenbeschränkten Gebieten weiter zu verbessern. Das Team plant außerdem, Usability-Studien mit Gesundheitspersonal an vorderster Front durchzuführen, um das Design vor größeren klinischen Rollouts zu verfeinern.

„Unser Ziel ist ein komplettes, einsatzbereites Kit, das kommunale Kliniken überall verwenden können“, sagte Richards-Kortum. „Wenn wir die Gesundheitssysteme bei der Umstellung auf Screen-and-Treat am selben Tag unterstützen können, können wir einer Zukunft entgegengehen, in der Gebärmutterhalskrebs weltweit ausgerottet werden kann.“

Diese Studie wurde von einem multidisziplinären Team in den USA und Mosambik mit IRB-Genehmigungen von MD Anderson, Harris Health, Rice und dem Nationalen Bioethikkomitee Mosambiks durchgeführt. Alle Teilnehmer gaben ihre Einverständniserklärung ab. Die Forschung wurde auch von den National Institutes of Health unterstützt.

Quellen: