Met behulp van real-time vervormbaarheidscytometrie, onderzoekers van het Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin in Erlangen konden voor het eerst aantonen:COVID-19 verandert de grootte en stijfheid van rode en witte bloedcellen aanzienlijk - soms in de loop van maanden. Deze resultaten kunnen helpen verklaren waarom sommige getroffen mensen lang na een infectie (langdurig COVID) over symptomen blijven klagen.

Kortademigheid, vermoeidheid en hoofdpijn:sommige patiënten worstelen na zes maanden of langer nog steeds met de langetermijneffecten van een ernstige infectie door het SARS-CoV-2-coronavirus. Dit post-COVID-19-syndroom, ook wel lang COVID genoemd, wordt nog steeds niet goed begrepen. Wat wel duidelijk is, is dat tijdens het verloop van de ziekte de bloedcirculatie vaak verslechterd is, gevaarlijke vasculaire occlusies kunnen optreden en het zuurstoftransport naar binnen is beperkt. Dit zijn allemaal fenomenen waarbij de bloedcellen en hun fysieke eigenschappen een sleutelrol spelen.

Om dit aspect te onderzoeken, een team van wetenschappers onder leiding van Markéta Kubánková, Jochen Guck, en Martin Kräter van het Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin, het Max Planck Instituut voor de Wetenschap van het Licht (MPL), de Friedrich Alexander Universiteit Erlangen-Neurenberg en het Duitse Centrum voor Immunotherapie maten de mechanische toestanden van rode en witte bloedcellen. "We waren in staat om duidelijke en langdurige veranderingen in de cellen te detecteren - zowel tijdens een acute infectie als zelfs daarna, " meldt professor Guck, momenteel algemeen directeur van MPL. De onderzoeksgroep heeft hun resultaten nu gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift Biofysisch tijdschrift .

Om de bloedcellen te analyseren, ze gebruikten een zelf ontwikkelde methode genaamd real-time deformability cytometry (RT-DC), die onlangs is erkend met de prestigieuze Medical Valley Award. Bij deze methode, de onderzoekers sturen de bloedcellen met hoge snelheid door een smal kanaal. In het proces, de leukocyten en erytrocyten worden uitgerekt. Een hogesnelheidscamera legt ze allemaal vast door een microscoop, en maatwerksoftware bepaalt welke celtypes aanwezig zijn, en hoe groot en vervormd ze zijn. Per seconde kunnen tot 1000 bloedcellen worden geanalyseerd. Het voordeel van de methode:het is snel en de cellen hoeven niet in een moeizame procedure te worden geëtiketteerd.

De methode kan helpen als een systeem voor vroegtijdige waarschuwing om toekomstige pandemieën door onbekende virussen te detecteren

De biofysici uit Erlangen onderzochten meer dan vier miljoen bloedcellen van 17 acuut zieke patiënten met COVID-19, van 14 herstelde mensen en 24 gezonde mensen als vergelijkingsgroep. Ze vonden dat, bijvoorbeeld, de grootte en vervormbaarheid van de rode bloedcellen van patiënten met de ziekte week sterk af van die van gezonde mensen. Dit duidt op schade aan deze cellen en zou het verhoogde risico op vasculaire occlusie en embolieën in de longen kunnen verklaren. In aanvulling, de zuurstoftoevoer, wat een van de belangrijkste taken is van de erytrocyten, kan worden aangetast bij geïnfecteerde personen. Lymfocyten (een type witte bloedcel dat verantwoordelijk is voor de verworven immuunafweer) waren op hun beurt significant zachter bij COVID-19-patiënten, wat typisch wijst op een sterke immuunreactie. De onderzoekers deden soortgelijke waarnemingen voor neutrofiele granulocyten, een andere groep witte bloedcellen die betrokken is bij de aangeboren immuunrespons. Deze cellen bleven zelfs zeven maanden na de acute infectie drastisch veranderd.

"We vermoeden dat het cytoskelet van immuuncellen, die grotendeels verantwoordelijk is voor de celfunctie, is veranderd, " legt Markéta Kubánková uit, eerste auteur van het onderzoeksartikel. Volgens haar real-time vervormbaarheidscytometrie heeft het potentieel om routinematig te worden gebruikt bij de diagnose van COVID-19 – en zelfs om te dienen als een vroegtijdig waarschuwingssysteem tegen toekomstige pandemieën veroorzaakt door tot nu toe onbekende virussen.