Have Lab, Will Travel : Rasante In-Situ-Probenanalyse mit genialem Kofferlabor

Die Verfasser dieser kürzlich erschienenen Veröffentlichung untersuchen schädliche Algenblüten (HAB) in japanischen und chilenischen Küstengewässern. Diese Algenblüten haben ernsthafte Auswirkungen auf das umliegende Ökosystem, einschließlich großer Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit, die Existenzgrundlage der Fischer und den Tourismus.

Das Auftreten von HAB hat in den letzten Jahrzehnten stetig zugenommen, was die wirtschaftlichen Ressourcen belastet und die bereits strapazierten öffentlichen Gesundheitsversorgungssysteme überfordert. Die frühzeitige Erkennung von HAB kann dazu beitragen, den Schaden zu mitigieren, indem die umliegenden Gemeinden frühzeitig gewarnt werden, und die Erforschung der Gründe für das Auftreten solcher Algenblüten könnte zu ihrer Prävention beitragen. Allerdings können die oft abgelegenen, geografisch komplexen Standorte von HAB stundenlange Transportzeiten bedeuten, während derer wertvolle Proben oft verderben.

Die Forscher waren fest dazu entschlossen, das Problem zu lösen, indem sie ihre Laborausrüstung direkt an einen der Küstenstandorte brachten, an denen die Algenblüten auftraten.  Aus diesem Grund entschieden sie sich, ein „Kofferlabor“ zu entwickeln und zu testen, das eine schnelle Identifizierung von schädlichen Algenarten und damit verbundenen Toxinen vor Ort ermöglicht. Als erstes überlegte sich die Gruppe, welche Kompetenzen sie für den Transport benötigen und stellte dann ihre Koffer-Komponenten auf Basis von Größe und Effizienz zusammen.

Kurz gesagt mussten die Wissenschaftler Meerwasserproben sammeln und filtern und dann mit Hilfe der Verwendung von DNA-Amplifikations-Technologie feststellen, ob schädliche Algenarten vorhanden waren und in welchen Konzentrationen. Die Pall Produkte spielten bei der kritischen Hardware eine große Rolle, wobei eines der wichtigsten Teile eine batteriebetriebene Sentino® Pumpe für die Mikrobiologie und ihre Support-Komponenten darstellt.

Die mikrobiologischen Pumpen von Sentino sind kompakt und benötigen nur eine kleine Stellfläche. Das batteriebetriebene Stromversorgungssystem ist ideal für die Anwendung mikrobiologischer Probenentnahmen außer Haus. Schauen sie sich das Video an, um die Sentino-Pumpe in Aktion zu sehen

Die Forscher nutzten die Pumpe für ihre Messmethode im Meerwasser mit dem Ziel, Algen-DNA-Proben zu extrahieren, um anschließend mit der LAMP-Technologie (loop-mediated isothermal amplification) Gentests zur Identifizierung der verschiedenen Arten durchzuführen. Die LAMP-Technologie basiert auf einer Signalverstärkung des DNA, und ihre erfolgreiche Anwendung zur Identifizierung von Algenarten wurde von den Autoren zuvor unter kontrollierten Laborbedingungen validiert.

Die Meerwasserproben wurden in zwei Workflows aufgeteilt. Für den ersten Teil der Studie verwendete die Gruppe einen Testaufbau, bei dem Meerwasserproben durch ein 10 μm Nylonmaschensieb gefiltert wurden, wonach das Retentat abgeschleudert und das Pellet mit einem DNA-Extraktionskit verarbeitet wurde.  Entnommenes DNA wurde mittels LAMP-Technologie analysiert, wobei Primer verwendet wurden, die für das Screening auf gängige Zielorganismen von HAB entwickelt wurden.

Für die zweite Hälfte ihrer Studie sammelte die Gruppe Meerwasserproben und bereitete sie dann für die DNA-Extraktion mit der Magnetfiltertrichter-Technik von Pall vor, was den Forschern ermöglichte, nach niedrigen Konzentrationen von HAB-DNA zu suchen, die bei ihrem ersten Arbeitsablauf wahrscheinlich übersehen worden waren.

In einem Teil von Have Lab, Will Travel untersuchen wir mehrere kritische Laborfunktionen und -komponenten, stellen die Ergebnisse der HAB Studie vor und diskutieren weltweite Anwendungen für diese Art von tragbarem Labor.

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Literatur:

1. Fujiyoshi S et al. Das Kofferlabor: Eine neue, tragbare und einsatzbereite Apparatur zum schnellen Nachweis spezifischer schädlicher Algen in chilenischen Küstengewässern. Environ Sci Pollut Res Int.1–12. Nov. 2020.