Schnell, effizient und effektiv

Testen, testen, testen, hieß es schon ganz zu Beginn der Corona-Pandemie. Von diesem Slogan ist man bis heute nicht abgerückt. Immer mehr und immer neuere - immer einfachere und kostengünstigere Testvarianten werden hervorgebracht. Die wohl schnellste, effizienteste und effektivste aller Technologien haben Forscher am Institut für Molekulare Biotechnologie (Imba) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften schon vor einigen Monaten entwickelt. Innerhalb von nur 24 Stunden lassen sich rund 36.000 Proben verarbeiten. Die "SARSeq"-Methode konzentriert sich derzeit auf das Coronavirus, könnte allerdings an viele weitere Krankheitserreger angepasst werden, berichten die Wissenschafter im Fachblatt "Nature Communications", wo die neue Genanalyse-Technologie nun vorgestellt wurde.

Massive, parallele Tests sind eine Möglichkeit, der Welt wieder einen Anschein von Normalität zu ermöglichen. Denn auf groß angelegte Impfprogramme sowie wirksame antivirale Therapien heißt es vielerorts noch warten. Der beste Weg, um positive Fälle zu isolieren und damit die Ausbreitung des Virus einzudämmen, sind molekulare Tests, die das Vorhandensein von Sars-CoV-2 nachweisen können. Es gibt solche, die virale Proteine aus Nasopharynxabstrichen nachweisen können (etwa Antigentests), und andere, die das Vorhandensein viraler RNA aus Abstrichen, Gurgeln oder Speichelproben anzeigen (etwa der PCR-Test).

Tool für große Gruppen

Obwohl Antigentests gut dazu geeignet sind, sie im Massentestverfahren einzusetzen, ist ihre Erkennungskraft relativ gering, heißt es in der Publikation. So bleiben infizierte Personen mit geringen Virusmengen unentdeckt und können weiterhin andere Personen anstecken. PCR-Tests sind empfindlicher, allerdings auf den Nachweis fluoreszierender Markierungen angewiesen, die virale Sequenzen sichtbar machen. Das Poolen von Proben verschiedener Personen mache den Prozess zudem eher ineffizient. Wird nämlich ein Pool positiv getestet, müssen alle Proben in diesem Pool erneut einzeln getestet werden, um die Quelle des Fluoreszenzsignals zu identifizieren. Das strapaziert Ressourcen, ist teuer und langsam.

Die Kombination von Genomik, RNA-Biochemie und Datenanalyse hat ein Tool hervorgebracht, mit dem große Gruppen mit der gleichen Empfindlichkeit wie bei regulären PCR-Tests auf Sars-CoV-2 getestet werden können. SARSeq - eine Speichelanalyse durch RNA-Sequenzierung - erreicht eine hohe Empfindlichkeit, Spezifität und die Fähigkeit, bis zu 36.000 Proben innerhalb von 24 Stunden zu verarbeiten.

"Wir kombinieren die Empfindlichkeit der PCR mit dem hohen Durchsatz der Next Generation Sequencing-Technologie (NGS), die auch zur Sequenzierung des menschlichen Genoms verwendet wird. Die NGS-Maschine verarbeitet die gepoolten Proben und teilt uns mit, welche Proben Sars-CoV-2-Material enthalten", erklärt Ramesh Yelagandula, Erstautor der Studie. Mit Barcodes kann zudem jede positive Probe von den anderen unterschieden und auf einen Patienten zurückgeführt werden.

Darüber hinaus ermöglicht das NGS-basierte Verfahren das parallele Testen mehrerer RNAs, einschließlich von RNAs, die die Probenqualität kontrollieren, oder RNAs von anderen Krankheitserregern für die Differenzialdiagnostik, heißt es in der Studie.

Jeder Erreger der Atemwege

"Wir haben SARSeq entwickelt, um die Einschränkungen anderer Tests zu umgehen und tausende von Proben parallel zu verarbeiten. Es ist nicht nur eine hervorragende Methode zum Nachweis von Sars-CoV-2, sondern kann auch auf andere Atemwegserreger wie Grippeviren, Erkältungs-Rhinoviren und möglicherweise viele andere angewendet werden", so Imba-Gruppenleiter Ulrich Elling.

Die Prinzipien hinter SARSeq seien einfach und an jeden Erreger der Atemwege anpassbar. Angesichts der rasanten Zunahme der Weltbevölkerung und unserer Nähe zu Tieren werden modernste Diagnosemethoden wie diese von entscheidender Bedeutung sein, um zu verhindern, dass sich künftige Krankheiten wie ein Lauffeuer ausbreiten, betonen die Forscher.