Neuer tragbarer Streifentest erkennt durch Mücken übertragene Viren genau

Ein Forschungsteam hat einen Multisite-Bridging-mediated-Lateral-Flow-Immunoassay (mbLFIA) entwickelt, der einen hochempfindlichen, tragbaren Nachweis von durch Mücken übertragenen Viren ermöglicht und dabei das Chikungunya-Virus (CHIKV) als Modellziel verwendet. Durch die Neugestaltung von Nukleinsäureamplifikationsprodukten zur Schaffung mehrerer Brückenstellen und die Kombination dieser Strategie mit einer kolorimetrischen Verbesserung auf Basis von Gold@Platin-Nanopartikeln erreichte die Methode eine visuelle Nachweisgrenze von nur 2 pmol·L−1 für CHIKV. Die Arbeit bietet eine vielversprechende Diagnoseplattform für schnelle Feldtests, Ausbruchsüberwachung und Infektionskontrolle, insbesondere in Regionen mit begrenzten Ressourcen, in denen herkömmliche Laborinstrumente schwer zugänglich sind.

Durch Mücken übertragene Viren, darunter CHIKV, Dengue-Virus, Zika-Virus, Gelbfiebervirus, Japanisches Enzephalitis-Virus, West-Nil-Virus und Getah-Virus, stellen weiterhin eine wachsende Bedrohung für die öffentliche Gesundheit dar, da internationale Reisen, Handel und klimabedingte Vektorexpansion die Übertragungsrisiken erhöhen. Nukleinsäuretests bieten eine hohe Genauigkeit, da sie intrinsische virale Gensequenzen erkennen und dabei helfen können, virale Varianten zu unterscheiden. Allerdings sind weit verbreitete Methoden wie die Reverse-Transkriptions-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR), die Reverse-Transkriptionsschleifen-vermittelte isotherme Amplifikation, die Rolling-Circle-Amplifikation und CRISPR-basierte Tests häufig auf Enzyme, Temperaturwechsel, Fluoreszenzlesegeräte oder andere Spezialgeräte angewiesen. Bestehende Lateral-Flow-Assays auf der Basis katalytischer Haarnadelanordnungen sind besser tragbar, ihre Empfindlichkeit ist jedoch durch die geringe Anzahl von Stellen begrenzt, die für die Verbindung kolorimetrischer Sonden mit der Testlinie zur Verfügung stehen. Diese Einschränkungen unterstreichen die Notwendigkeit einer einfacheren, empfindlicheren und enzymfreien Plattform, die für den Virennachweis vor Ort geeignet ist.

Eine Studie (DOI: 10.48130/targetome-0026-0016), veröffentlicht in Targetome am 30. April 2026 von Yanmin Jus Team, China Pharmaceutical University, berichtet über eine enzymfreie mbLFIA-Strategie, die Teststreifensignale durch molekulare Brückenbildung an mehreren Standorten und durch Au@Pt-Nanopartikel katalysierte Farbablagerung verstärkt.

Die Forscher entwarfen zunächst ein zweirundes katalytisches Haarnadelanordnungssystem (CHA) mit vier Haarnadelsonden, H1, H2, H3 und H4. Wenn CHIKV-Ziel-RNA vorhanden ist, löst sie eine Hybridisierung zwischen H1 und H2 aus, wodurch das Ziel freigesetzt wird, um zusätzliche Amplifikationszyklen zu starten. Der resultierende H1H2-Komplex aktiviert dann H3 und H4, um H3H4-Hybridisierungsprodukte zu erzeugen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Produkten mit begrenzten Brückenstellen wurden die H3H4-Produkte mit mehreren äquivalenten Bindungsstellen entwickelt, was es ihnen ermöglicht, Au@Pt-DNA-Sonden über zwei Brückenmechanismen mit der Testlinie zu verbinden. Dieses Design erhöhte das kolorimetrische Signal deutlich: Bei niedriger Produktkonzentration erzeugte die Multisite-Struktur ein Signal, das 10,8-mal bzw. 9,6-mal stärker war als zwei Designs mit begrenzten Sites. Anschließend synthetisierte das Team Au@Pt-Nanopartikel, bestätigte ihre Struktur und Zusammensetzung mithilfe von Transmissionselektronenmikroskopie, Röntgenphotoelektronenspektroskopie, Röntgenbeugung und verwandten Analysen und demonstrierte ihre starke Peroxidase-ähnliche katalytische Aktivität. Diese Nanopartikel katalysierten die Oxidation von 3-Amino-9-ethylcarbazol (AEC), bildeten einen unlöslichen braunroten Niederschlag auf der Testlinie und verstärkten die visuelle Anzeige weiter. Nach der Optimierung von Reaktionstemperatur, Haarnadelverhältnissen, Reaktionszeit, Sondenvolumen, AEC-Konzentration, Wasserstoffperoxidkonzentration und Verstärkungszeit zeigte der Assay einen visuellen Nachweisbereich von 2 bis 104 pmol·L−1 nach kolorimetrischer Verstärkung, verglichen mit 20 bis 104 pmol·L−1 für den allgemeinen Assay. Spezifitätstests zeigten, dass das CHIKV-Signal deutlich stärker war als die Signale von ZIKV, DENV, WNV, YFV, JEV und GETV. Bei aufgestockten Serum-, Speichel- und Urinmatrizen blieben die Wiederfindungsraten zwischen 80 % und 120 %, was auf eine gute Verträglichkeit gegenüber biologischen Proben hinweist. Schließlich identifizierte mbLFIA in 36 mutmaßlichen CHIKV-Mausserumproben 16 positive und 20 negative und stimmte mit den RT-PCR-Ergebnissen mit 100 % Konkordanz, Sensitivität und Spezifität überein.

Diese Studie bietet eine neue Strategie zur Verstärkung von Lateral-Flow-Assay-Signalen durch Erhöhung der Anzahl und Effizienz molekularer Brückenereignisse. Durch die Kombination von enzymfreier CHA-Amplifikation, Multisite-Hybridisierungsprodukten und nanozymunterstützter AEC-Abscheidung verbessert die Plattform die visuelle Empfindlichkeit, ohne dass komplexe Instrumente erforderlich sind. Die Forscher schlagen vor, dass mbLFIA die schnelle Erkennung von durch Mücken übertragenen Viren in Kliniken, Häfen, Feldstationen und Gebieten mit geringen Ressourcen unterstützen und für breitere Nukleinsäuretestanwendungen bei der Überwachung von Infektionskrankheiten angepasst werden könnte.

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