Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME
Seit annähernd drei Jahren hält die Corona-Pandemie die Welt in Atem, mit teilweise drastischen Folgen auch für die globale Wirtschaft. Ein Faktor zur Bewältigung der Krise ist das Unterbrechen von Infektionsketten. Die Basis hierfür sind zuverlässige Testverfahren, zum schnellen und sicheren Nachweis von Infektionen. Forschende des Fraunhofer IME entwickelten ein neues SARS-CoV-2-Testverfahren welches die bisherige Nachweiszeit von ca. vier Stunden auf unter eine Stunde reduziert – und durch den Wegfall komplexer, kostspieliger Analysegeräte zudem eine Vor-Ort-Testung möglich macht.
Schnelles Ergebnis
Forscher*innen der Abteilung Funktionelle und Angewandte Genomik beschäftigen sich seit einigen Jahren mit Pflanzenviren. Ein Standbein dieser Forschung ist die Entwicklung einfacher und schneller LAMP Tests (Loop-Mediated-Isothermal-Amplification), die zeigen, ob Pflanzen mit Viren befallen sind. Mit Beginn der Corona Pandemie im März 2020 modifizierten wir unsere LAMP für das Corona Virus und erprobten den Test erfolgreich an Versuchsproben im Labor aber auch an Patienten. Mit dem neuen LAMP Test (neoLAMP) verkürzt sich die Nachweiszeit von ca. vier Stunden auf unter eine Stunde – und ermöglicht durch den Wegfall komplexer und kostspieliger Analysegeräte eine Vor-Ort-Testung. Im Gegensatz zu anderen Schnellnachweisen, wie den Antigentests, beruht das Grundprinzip dieser Methode auf dem Nachweis von Teilen der viralen genetischen Information analog zum aktuellen Standardtest, der PCR (Polymerase-Kettenreaktion). Im Gegensatz zu dieser erfolgt die Vervielfältigung des viralen Erbguts aber nicht cyclisch bei verschiedenen Temperaturen, sondern durch isothermale Vermehrung des Erbguts.
Einfache Durchführung
Anstelle eines tiefen Abstrichs aus Rachen oder Nase, der oft als unangenehm empfunden wird, nutzen wir eine Mundspülung oder den vorderen Nasenabstrich zur Beprobung. Diese werden dann ohne weitere aufwendige Aufreinigung für die neoLAMP verwendet. Einfaches Aufkochen reicht. Unsere neoLAMP ist sensitiver und zuverlässiger als der Antigen Schnelltest, wie man ihn aus den Testzentren kennt, aber einfacher und schneller als der Goldstandard PCR. Für ein sicheres Ergebnis, werden zwei unabhängige Bereiche des Virusgenoms gleichzeitig vervielfältigt, so dass, auch beim Auftreten von Virusvarianten, der Test zuverlässig bleibt. Für eine möglichst einfache Darstellung des Ergebnisses kombinieren wir die LAMP Reaktion mit einem Teststreifen (lateral flow dipstick; LFD). Ist der Test positiv, erscheint eine deutliche rote Linie. Zusätzlich gibt es zwei Kontrolllinien. Zum einen die interne Kontrolllinie, die man auch von den Antigentests kennt und die lediglich die richtige Verwendung des Testsstreifens anzeigt. Zum anderen gibt es aber eine weitere Kontrolllinie, die das Vorhandensein des humanen Aktin Gens aus Schleimhautzellen im Abstrich dokumentiert. Dies dient als Nachweis der korrekten Probennahme und der Funktionsfähigkeit des Tests und macht unsere neoLAMP besonders zuverlässig.
Zuverlässiger Nachweis
In zahlreichen Laboruntersuchungen konnten wir mit unserer neoLAMP auch Proben mit sehr geringer Viruslast sicher detektieren. Die Nachweisgrenze liegt bei ca. 104 Viruskopien pro Milliliter Probe und liegt damit etwa um den Faktor hundert bis tausend unter dem vom RKI als gerade noch infektiös beschriebenen Schwellenwert. Dabei verwendeten wir ungereinigte Proben, die lediglich aufgekocht wurden. Auch klinische Patientenproben wurden untersucht – der Test erwies sich als sensitiv und spezifisch und zeigte eine sehr gute Übereinstimmung mit Referenzergebnissen der PCR. Verschiedene Virus Varianten waren sehr gut nachweisbar. Zudem konnten wir in ersten Laborergebnissen zeigen, dass durch Anpassung des Tests auch gezielt zwischen den Varianten unterschieden werden kann. Die Entwicklung der SARS-CoV-2 neoLAMP erfolgte mit Mitteln der Fraunhofer-Gesellschaft aus dem Programm »Fraunhofer vs. Corona«.