Smartphones kunnen uw pols opnemen, uw geestelijke gezondheid bewaken, uw dieet volgen, uw slaapcyclus analyseren en uw diabetes helpen beheersen. Nu kan een nieuwe smartphonetechnologie parasieten in uw bloed detecteren, in een fractie van de tijd die een laboratoriumtechnicus nodig zou hebben.
CellScope is ontwikkeld door een team aan de Universiteit van Californië in Berkeley en is een smartphonemicroscoop die video gebruikt om beweging van parasieten te detecteren. Het wordt momenteel getest voor gebruik bij de diagnose van twee verwaarloosde tropische ziekten die endemisch zijn in delen van de ontwikkelingslanden, onchocerciasis en lymfatische filariasis. Als het op grote schaal wordt toegepast, kan het de behandeling enorm verbeteren op plaatsen waar mensen vaak geen toegang hebben tot medische basisvoorzieningen.
"Het idee om mobiele telefoons te gebruiken voor microscopie is iets waar we al een aantal jaren aan werken, beginnend in de tijd toen camera's op telefoons begonnen te verschijnen, " zegt Daniel Fletcher, een professor in bio-engineering aan Berkeley, die het laboratorium leidt creëerde CellScope. "We waren er al vroeg van overtuigd dat deze apparaten konden worden ontwikkeld tot een reeks verschillende toepassingen."
Om te begrijpen wat CellScope uniek maakt, moet u begrijpen hoe onchocerciasis en lymfatische filariasis werken.
Een beet van een vrouwelijke zwarte vlieg kan onchocerciasis of rivierblindheid overbrengen, terwijl muggen lymfatische filariasis of elephantiasis verspreiden. Bij beide ziekten zetten de insecten larven af, die vervolgens hun intrek nemen in het menselijk lichaam en uitgroeien tot wormen. Symptomen van onchocerciasis zijn onder meer huidknobbeltjes, vreselijke jeuk (soms zullen zo slechte mensen hun huid verbranden om het te stoppen) en in sommige gevallen verlies van het gezichtsvermogen. Het is de tweede belangrijkste oorzaak van besmettelijke blindheid in de wereld. Lymfatische filariasis veroorzaakt verdikking van de huid en zwelling van ledematen, die ernstig kan zijn.
Gelukkig kan een antiparasitair medicijn, ivermectine, worden gebruikt om onchocerciasis en lymfatische filariasis te behandelen. Maar hier is de vangst: veel mensen met deze twee ziekten zijn ook besmet met Loa loa, een andere parasiet. Geef ivermectine aan iemand met een Loa loa- infectie, en de patiënt kan ernstige bijwerkingen krijgen en zelfs sterven. Testen voor Loa loa is echter tijdrovend en vereist wetenschappelijke apparatuur en expertise.
De "gouden standaard" van de diagnose Loa loa is altijd het bloeduitstrijkje geweest, zegt Fletcher. Dit is waar een bloedmonster op een glasplaatje wordt geplaatst, met een vlek wordt behandeld en onder een microscoop wordt geobserveerd. Afhankelijk van hoe ver de patiënt zich van een laboratorium bevindt, kan het dagen duren om resultaten te krijgen.
"Om snel een groot aantal mensen te diagnosticeren, hadden we iets veel sneller nodig", zegt Fletcher.
Het apparaat bevat een 3D-geprinte behuizing met eenvoudige optica, schakelingen en controllers om het bloedmonster te helpen verwerken. CellScope kan niveaus van de Loa loa parasitaire worm in minder dan 3 minuten rechtstreeks uit volbloed kwantificeren. (Mike D'Ambrosio en Matt Bakalar, Fletcher Lab, UC Berkeley) Uiteindelijk kwam het team op het idee om de beweging van de wormen te gebruiken om ze automatisch te detecteren. CellScope werkt als volgt: een mobiele telefoon bevindt zich bovenop een 3D-geprinte basis met een gleuf voor een bloedmonster. De basis omvat LED-verlichting, microcontrollers en een USB-poort. Wanneer het bloedmonster is ingebracht, communiceert de telefoon met de basis om een reeks video's te maken. Vervolgens zoekt een algoritme naar de beweging van de Loa loa- wormen in de video. Resultaten zijn vrijwel direct beschikbaar. Als er geen Loa loa- infectie is, kan de patiënt meteen met ivermectin beginnen.
In tegenstelling tot de traditionele Loa loa- diagnose, waarvoor een laboratorium en een opgeleide technicus nodig zijn, kan CellScope door iedereen, overal worden gebruikt. Dit is vooral belangrijk op plaatsen als het landelijke Kameroen, waar een team van onderzoekers dat samenwerkt met Berkeley doorlopend testen van CellScope uitvoert en er weinig toegang is tot conventionele medische zorg. De automatisering vermindert ook menselijke fouten, een veel voorkomend probleem in laboratoriumdiagnostiek.
Fletcher hoopt dat CellScope nuttig zal zijn bij het diagnosticeren van andere parasieten, zoals door grond overgedragen helminten (een categorie die rondworm, haakworm en zweepworm omvat) en trypanosomen, die slaapziekte en Chagasziekte veroorzaken. CellScope kan ook een nuttig hulpmiddel zijn voor het diagnosticeren van niet-parasitaire ziekten, zoals tuberculose op plaatsen waar traditionele microscopen weinig of ver tussen zitten.
De volgende stap voor CellScope is een groter onderzoek met ongeveer 40.000 proefpersonen in Kameroen. Daarnaast hebben twee voormalige studenten van Fletcher's een startup opgericht genaamd CellScope om producten op basis van de CellScope-technologie op de markt te brengen.
"Onze hoop is dat deze combinatie van hardware en software-automatisering die allemaal wordt aangedreven door deze krachtige mobiele telefoons, een oplossing zal bieden voor die ziekten, " zegt hij.
