Schneller und besser? COVID-19-Test mit der Genschere
Antigen-Schnelltests und PCR-Tests sind seit Mitte der Pandemie nicht mehr wegzudenken. Schnelltests sind in Apotheken oder Drogerien erhältlich und unkompliziert zu Hause anwendbar. Dies stellt einen großen Vorteil dar, da man schnell auf Krankheitssymptome reagieren kann.
Dennoch hat sich in der Omikron-Welle gezeigt, dass ihre Sensitivität nicht immer optimal ist. So schlagen manche Schnelltests erst positiv an, sobald bereits einige Infektionstage vergangen sind. Der PCR-Test stellt dagegen eine sichere Nachweismethode dar, allerdings muss auf sein Ergebnis verhältnismäßig lange gewartet werden.
Ein Forscherteam der Universität Freiburg hat nun erste Studienergebnisse für ein neues Testverfahren publiziert, welches auf SARS-CoV-2 Genmaterial beruht. Die Nachteile der beiden bisher üblichen Testmethoden könnten so behoben werden.
Der CRISPR-basierte COVID-Test
Die Forscher haben einen Multiplex-Chip entwickelt, welcher den Virusnachweis innerhalb von 30 Minuten ohne die Vervielfältigung der enthaltenen Gensequenzen möglich machen könnte. Wie bei einem herkömmlichen Schnelltest wird mittels Nasen- bzw. Rachenabstrich eine Probe genommen und in ein mit Testlösung gefülltes Röhrchen getaucht. Untersucht wird wie bei einem PCR-Test das Vorhandensein charakteristischer Gensequenzen aus dem Virus. Dabei kommt die CRISPR/Cas-Methode (siehe Infokasten) zum Einsatz.
Das im Test enthaltene Effektorprotein CAS wird bereits für andere molekularbiologische Nachweismethoden eingesetzt. Es wird aktiv, wenn es RNA-Abschnitte des COVID-19-Virus erkennt. In der Probenlösung enthaltene Reporter-RNA wird sodann herausgeschnitten.
Nach Auslesen des Chips kann so nicht nur das Virus nachgewiesen, sondern auch die vorhandene Viruslast bestimmt werden. Dies gelingt durch Messung der Stromdichte, die sich aufgrund der Abwesenheit des zuvor eliminierten Reporters umgekehrt proportional zur Menge an vorhandener Virus-RNA verhält.
Gut zu wissen: Wie funktioniert die Genschere CRISPR-Cas9?
CRISPR-Cas9 ist die Abkürzung für eine biochemische Methode mit dem Namen „Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats“. Mit CRISPR lässt sich DNA gezielt schneiden und verändern. So können Gene eingefügt, entfernt oder ausgeschaltet werden.
Entdeckt wurde CRISPR von der französischen Biologin Emmanuelle Charpentier im Jahr 2012 – und zwar eher zufällig, als sie scharlachauslösende Bakterien untersuchte. Diese Bakterien besitzen einen Mechanismus, um sich gegen Viren zu verteidigen: ein Molekül, das wie eine Art Schere funktioniert und Erbmaterial mit hoher Genauigkeit manipulieren kann.
Heute gehört CRISPR in vielen Laboren bereits zum Alltag. Die Methode ist leicht anzuwenden, beschleunigt die Arbeit und ist sehr effizient. Zwar gab es vorher auch schon Genscheren, doch diese waren viel aufwendiger zu programmieren. Im Oktober 2020 erhielt Charpentier für ihre Arbeit den Nobelpreis für Chemie.
Mikrochip kombinierbar mit Antibiotika-Nachweis
Mit dem neuen Verfahren ist auch ein gleichzeitiger Nachweis von SARS-COV-2 und Beta-Lactam-Antibiotika möglich. Das ist interessant, da viele Patienten – vor allem in Krankenhäusern – zusätzlich an einer bakteriellen Superinfektion leiden. Zur Therapie kommen Antibiotika zum Einsatz. Die verabreichte Dosis an beispielsweise Amoxicillin oder Ampicillin ist dabei ausschlaggebend für den Behandlungserfolg sowie die Vorbeugung von Resistenzen.
Der im Teströhrchen enthaltene Mikro-Chip könnte künftig somit zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen: Die Überprüfung der Viruslast und die Bestimmung der aktuellen Konzentration an Antibiotika in Blut oder Speichel.
