Ein wichtiger Baustein, um die Covid-19-Pandemie einzudämmen, ist eine breit angelegte Teststrategie, die Infektionen mit Sars-CoV-2 zuverlässig identifiziert und insbesondere die Verbreitung von Varianten kontrolliert. Doch gerade in Ländern mit schwacher medizinischer Infrastruktur stehen oft keine verlässlichen Tests zur Verfügung, und selbst in Industrieländern sind die Testkapazitäten begrenzt. PCR-Tests, der aktuelle Goldstandard zum Nachweis des Virus, erfordern medizinisch geschultes Personal und Labore, in denen die Proben ausgewertet werden können. Die einfachen und günstigeren Antigen-Schnelltests sind weniger sensibel und können keine Virusvarianten identifizieren.
Fluoreszenz zeigt positives Ergebnis
Ein Team um Helena de Puig von der Harvard University in Boston hat nun ein Testsystem entworfen, das Sars-CoV-2 in Speichelproben nachweist – und dabei ebenso zuverlässig wie ein PCR-Test sein soll, aber schneller, preiswerter und unkomplizierter. Das modular aufgebaute System beinhaltet außerdem bereits Tests auf verschiedene bekannte Varianten des Virus. „Wir haben gezeigt, dass unsere Plattform so programmiert werden kann, dass sie neu auftretende Varianten erkennt, und dass wir sie recht schnell umfunktionieren können“, sagt de Puigs Kollege James Collins. „In dieser Studie haben wir uns auf die britische, südafrikanische und brasilianische Variante konzentriert, aber man könnte die Diagnoseplattform ohne weiteres an die Delta-Variante und andere neu auftretende Varianten anpassen.“
Der Test basiert auf der sogenannten SHERLOCK-Technologie (specific high-sensitivity enzymatic reporter unlocking), die wiederum die Genschere Crispr/Cas nutzt. Dabei werden spezielle Cas-Enzyme eingesetzt, die ein fluoreszierendes Signal erzeugen, wenn sie das virale Erbgut erkennen und schneiden. Ein RNA-Führungsstrang bestimmt darüber, auf welche Sequenz die Cas-Enzyme reagieren. Das Gerät von de Puig und ihren Kollegen beinhaltet mehrere Probenkammern mit jeweils unterschiedlichen Führungssträngen. Während die Cas-Enzyme in einem der Probengefäße an eine Sequenz binden, die allen Varianten von Sars-CoV-2 gemeinsam ist, reagieren sie in den anderen Probengefäßen auf spezifische Sequenzen der Virusmutationen und können somit nachweisen, ob eine Variante vorliegt.
Einfache Anwendung für Laien
Damit die Anwendung für den Benutzer möglichst einfach ist, entschieden sich die Forscher für Speichelproben als Ausgangsmaterial. Liegt eine Infektion vor, enthält der Speichel viel Virusmaterial und ist somit gut für den Nachweis geeignet. Da allerdings andere Bestandteile des Speichels, sogenannte Speichelnukleasen, auch ohne eine Infektion falsch positive Testergebnisse hervorrufen können, bauten die Forscher einen entscheidenden Vorbereitungsschritt ein: Setzt der Nutzer die Probe in das Gerät ein, wird sie zunächst für drei Minuten auf 95 Grad Celsius erhitzt und mit zwei Chemikalien versetzt, die die Speichelnukleasen deaktivieren. Anschließend wird der Speichel durch eine Membran geleitet, die die virale RNA extrahiert. „Diese Membran war der Schlüssel, um die Nukleinsäuren zu sammeln und zu konzentrieren, sodass wir die Empfindlichkeit erreichen können, die wir für dieses Diagnostikum benötigen“, sagt de Puigs Kollegin Rose Lee.
