ELISA

ELISA am Beispiel des Schwangerschaftsschnelltestes

ELISA in der Laboranalyse:

Bei der Durchführung eines ELISA-Test im Labor wird die Menge der gebundenen Antikörper anhand der Stärke der Licht- / Farbreaktion gemessen. Hierfür werden unter anderem Materialien wie Mikroplatten, Pipetten, Pufferlösungen und ein Inkubator benötigt. [1]

Der Ablauf eines ELISA bei der Laboranalyse umfasst mehrere Schritte: Auf der Mikroplatte werden Antigene und Antikörper im Verlauf des Verfahrens zusammen gebracht. Zwischen den verschiedenen Phasen müssen die Vertiefungen (engl.: wells) mit Hilfe der Pufferlösungen gewaschen werden. Zudem ist eine regelmäßige Inkubationsphase bei konstanter Temperatur notwendig.

Der Antikörper ist mit einem Enzym markiert, welches die Farbreaktion am Ende des Vorganges hervorruft. Dadurch lassen sich die Ergebnisse qualitativ und quantitativ bestimmen.

Somit ist ein ELISA in der klassischen Labormedizin ein verhältnismäßig zeitintensiver Prozess.

ELISA im Alltag[2]:

Trotzdem lässt sich das Prinzip des ELISA auch im Alltag finden, beispielsweise in Form eines Schwangerschaftsschnelltestes. Hierbei sind alle benötigten Materialien in beziehungsweise auf dem Teststreifen vorhanden. Die Antikörper sind bereits auf dem porösen Papier aufgebracht, allerdings sind diese weniger empfindlich als in Labortests, weshalb die genaue Menge des Stoffes nicht nachgewiesen werden kann. Dies ist bei dieser Form des Tests somit nur qualitativ möglich.

Zum Nachweis einer Schwangerschaft dient das humane Choriongonadotropin (hCG)³. Dieses Hormon lässt sich circa zwei Wochen nach der Befruchtung unter anderem im Urin nachweisen.

Aufbau des Teststreifens:

Die in der Abbildung 1 dargestellten roten beweglichen Antikörper weisen eine Spezifität für hCG-Antigene auf. Die im Testfeld gebundenen, grau / y-förmig abgebildeten Antikörper 1 können nur den hCG-Antigen-Antikörper-Komplex binden. Im Gegensatz dazu gehen die gebundenen Antikörper 2 (grau / rund) im Kontrollfeld nur eine Bindung mit den überschüssigen beweglichen Antikörpern ein.

Abbildung 1: Aufbau eines Teststreifens

Ablauf des Schnelltests:

Der Schnelltest läuft in Form eines „Lateral Flow Test“ (= seitlicher Flusstest) ab. Ihm liegt das Prinzip des ELISA zugrunde. Dabei befeuchtet eine flüssige Probe (hier: Urin) das poröse Papier des Teststreifens auf einer Seite. Wichtig für einen reibungslosen Ablauf ist eine ausreichende Flüssigkeitsmenge, welche entlang des Teststreifens wandert. Sofern der gesuchte Stoff (hier: hCG, in Abb. 2 grün dargestellt) vorhanden ist, bindet dieser an die spezifischen (beweglichen) Antikörper (in Abb. 2 rot dargestellt) auf dem Teststreifen und es bildet sich ein hCG-Antigen-Antikörper-Komplex. Ist ein solcher Komplex entstanden, bindet er im Testfeld an den gebundenen Antikörper 1. In Folge dessen färbt sich das Testfeld rot und zeigt eine mögliche Schwangerschaft an. Hier findet ein Sandwich-ELISA statt.

Darüber hinaus wandert der Urin auch in den Bereich des Kontrollfeldes, in welchem die überschüssigen (ungebundenen) Antikörper an den gebundenen Antikörper 2 binden. Auch hier entsteht eine rote Färbung, die eine korrekte Testdurchführung anzeigt.

Abbildung 2: Ablauf des Schwangerschaftsschnelltests

Fehlerquellen beim ELISA-Test

Im Folgenden werden nun einige der Fehlerquellen aufgelistet, denen Wissenschaftler bei der Durchführung eines ELISA-Testes häufig begegnen. Die Vermeidung dieser Fehlerquellen können die Sensibilität des Testes steigern und zu verlässlicheren Informationen führen.

Zu hohe Signalstärke

Zu einer erhöhten Signalstärke kommt es vor allem dann, wenn die Platte, auf der der Test durchgeführt wird nicht ausreichend gewaschen wurde oder wenn die Reaktion zu spät gestoppt wird. Aber auch die Verwendung von zu viel analytischem Reagenzstoff kann die Signalstärke erhöhen.

Eine zu hohe Signalstärke führt zu einer Häufung von falsch-positiven Ergebnissen.

Um diesen Fehler zu vermeiden sollte man, wenn man einen ELISA-Test durchführen möchte auf einige Dinge achten. Allen voran muss sauberes Material verwendet werden und man sollte darauf achten, dass der Test nicht zu lange dauert. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn die Platte zu lange beiseitegestellt wird und zu viel Zeit vergeht bis sie von dem Plattenleser analysiert wird. Die Farbe wird sich weiterentwickeln, selbst wenn bereits die Stopplösung hinzugefügt wurde und es kommt somit zu verfälschten Ergebnissen.

Starke Abweichung der Daten

Diverse Fehler in der Probenvorbereitung, insbesondere Pipettierfehler können zu einer Verzerrung der Daten und zu widersprüchlichen Ergebnissen führen. Man sollte erneut die Sauberkeit des Materials garantieren, mit dem man arbeiten möchte und überprüfen, ob die von einem verwendeten Proben homogen waren sowie darauf achten, dass die Platten im Plattenschüttler ausreichend agitiert wurden.

Starke Hintergrundsignale

Ein unangemessener Waschprozess des für einen ELISA-Test benötigten Materials kann Kreuzreaktionen- und Kontaminationen hervorrufen und steigert die Anzahl der Fälle von falsch-positiven und falsch-negativen Ergebnissen. Auch hier ist es von Bedeutung sicherzustellen, dass das verwendete Material sauber ist, um so Kreuzaktivitäten vermeiden zu können. Zudem könnte die Konzentration der Antikörper in der Antikörperlösung zu groß sein. Hier sollten verschiedene Verdünnungen ausprobiert werden, um optimale Ergebnisse gewährleisten zu können.[3]

Zusammenfassend kann man also sagen, dass Fehler bei einem ELISA-Test vermieden werden können, wenn man sauberes Material verwendet und seine Ergebnisse gegenprüft und wenn möglich sein Bestes gibt einen solchen Test zügig durchzuführen.