Neues Verfahren revolutioniert Corona-Tests

Publiziert

Moderne Sequenziertechnologien analysieren innerhalb von Stunden Milliarden von DNA-Bausteinen. Eine Gruppe von Forschenden am Zentrum für funktionelle Genomik in Zürich zeigt, wie die rasante Technologie für Corona-Reihentests nutzbar gemacht werden kann: Hunderttausende von Tests innerhalb von Tagen sind möglich.

Die Covid-19-Pandemie hat gezeigt, wie wichtig eine rasche und verlässliche Diagnostik des Virus zur Kontrolle des Geschehens ist. Dies gilt zu Zeiten geringer Fallzahlen, aber erst recht in der exponentiellen Phase, wenn sich die Zahl der Infizierten innert weniger Tage verdoppelt. Am Zentrum für funktionelle Genomik der UZH und ETH (FGCZ) hat sich ein Team um Ralph Schlapbach Gedanken gemacht, wie neuste Technologien der DNA-Sequenzierung für den Nachweis des Corona-Virus nutzbar gemacht werden können. Herausgekommen ist ein Methodenpaper, das Anfang Juni publiziert wurde.

«Wir können mit unserem Verfahren Hunderttausende von Proben innert weniger Tagen analysieren», sagt Ralph Schlapbach, Leiter des FGCZ. Damit lassen sich die Infektionsraten präzise abbilden und Massnahmen zur Eindämmung gezielt planen. «Die Methode könnte beitragen, die Pandemie auf ihren Höhepunkten besser zu kontrollieren», sagt Schlapbach und erwähnt Länder wie die USA oder Brasilien, wo das Virus gerade grassiert. Erstautor der Studie ist Postdoktorand Emilio Yángüez aus dem Team von Catharina Aquino.

Next Generation Sequencing

Möglich ist dies dank dem sogenannten Next Generation Sequencing, das heute zur Analyse der DNA von tierischen und pflanzlichen Zellen oder krankem Gewebe, beispielsweise von Krebszellen, verwendet wird. Mediziner erstellen so zum Beispiel einen genetischen Fingerprint der krankhaften Zellen, um ihre Therapien optimal abzustimmen. Dabei werden mehrere Milliarden DNA-Bausteine einer Zelle innert Stunden sequenziert und mit biostatistischen Methoden zur integralen Genomsequenz zusammengesetzt. Die für die Sequenzierung nötigen Geräte sind heute Standard in genetischen Forschungsinstituten und grösseren Spitallabors.

Das Team am FGCZ hat diese Sequenziertechniken zur Diagnose von Sars-CoV-2 umfunktioniert. Eigentlich seien diese Methoden nicht zu Diagnosezwecken entwickelt worden, sagt Schlapbach, da man damit sozusagen mit Kanonen auf Spatzen zielt. Aber die potente Technologie erlaubt die gleichzeitige Sequenzierung von tausenden von Erbgut-Abschnitten. Diese parallele Sequenzierpower lässt sich einsetzen, um grosse Zahlen von Rachenabstrichen gleichzeitig daraufhin zu testen, ob sie charakteristische Sars-CoV-2-Gene enthalten oder nicht. Hunderttausende von Menschen können so innert Tagen hinsichtlich einer Infektion analysiert werden.

Virusnachweis und Sequenzierung

Versuchsreihen in Zusammenarbeit mit dem Institut für Medizinische Virologie der UZH haben die Machbarkeit des neuen Ansatzes bestätigt. «Wir haben gezeigt, dass die Methode funktioniert», sagt Schlapbach. Gegenüber herkömmlichen Nachweisverfahren, die auf der quantitativen PCR-Technologie basieren, hat die Methode nebst der grösseren Kapazität noch einen weiteren wichtigen Vorteil: Die untersuchten Genabschnitte des Virus werden zum Nachweis einer Infektion nicht nur auf ihr Vorhandensein geprüft, sondern auch sequenziert.

Diese Information zum Aufbau der viralen Erbinformation RNA lässt Rückschlüsse über die Infektionsketten und die Herkunft des Virus zu, das heisst die Proben können genetisch miteinander in Beziehung gebracht werden. Die Analysen zeigen damit auch, wenn das Virus auffällig mutiert – was beispielsweise Anpassungen bei den Schutzmassnahmen nötig machen könnte. «Die Sequenzierung könnte bei Bedarf auf weitere Gene des Virus und der infizierten Personen ausgedehnt werden», sagt Schlapbach.

Pro Testprobe zwei Franken

Was die Kosten betrifft, so wäre die neue Diagnose aufgrund des hohen Durchsatzes günstig zu haben. Schlapbach rechnet mit rund zwei Franken Materialkosten pro Testprobe, wobei die Gewinnung der RNA aus dem Rachenabstrich dabei noch nicht enthalten ist. Trotz all diesen Vorteilen dürfte es aber noch etwas dauern, bis das High-Tech-Verfahren zum Einsatz kommt. «Wir haben ein experimentelles Protokoll veröffentlicht, das die Machbarbkeit der potenten Methode zeigt», sagt der Leiter des FGCZ. So sei das Verfahren hinsichtlich Sensitivität noch verbesserungsfähig. Das heisst die Zahl falsch negativer Ergebnisse ist aktuell noch etwas zu hoch. Aber dieser Aspekt lässt sich beheben, ist der Molekularbiologe überzeugt. «Unsere Aufgabe ist es, neue Methoden zu entwickeln und der Community zur Verfügung zu stellen.» Deshalb habe man mit der Publikation auch nicht gewartet, bis die wissenschaftliche Begutachtung beendet sei, sondern die Methode möglichst rasch auf einem Preprint-Server publiziert. Fachkollegen hätten nun die Angaben zu Hand, um das Testsystem in ihren Labors nach den eigenen Bedürfnissen aufzubauen.

EVENTS

Logistik Forum Schweiz

«Challenge Supply Chain: digital, sicher, nachhaltig»

Datum: 07. Juni 2023

Ort: Verkehrshaus Luzern (CH)

EPHJ-EPMT-SMT

Internationale Ausstellung für Uhrenindustrie, Mikrotechnologie und Medizinaltechnik

Datum: 06.-09. Juni 2023

Ort: Palexpo Genf (CH)

e-Healthcare Circle

Immer wieder wird erzählt, welche positiven Wirkungen Digitalisierung auf das Gesundheitswesen haben kann.

Datum: 15.–16. Juni 2023

Ort: hybrid – physisch als auch virtuell (CH)

MedTech Summit

Kongress mit technologie- und marktrelevante Themen aus der Medizintechnik- und Gesundheitsbranche

Datum: 19.-23. Juni 2023

Ort: Brussels, Belgium (D)

Automatica

Leitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 27.-30. Juni 2023

Ort: München (D)

Blezinger Healthcare

8. Fachkonferenz - Das Pflegeheim der Zukunft

Datum: 22.-23. Juni 2023

Ort: Luzern (CH)

LASER World of PHOTONICS

Weltleitmesse für Komponenten, Systeme und Anwendungen der Photonik

Datum: 27.-30. Juni 2023

Ort: München (D)

SWISS eHEALTH FORUM

Pusher der Digitalisierung im Gesundheitswesen

Datum: 29.-30. Juni 2023

Ort: Bern (CH)

Additive Manufacturing Forum

Die Entscheider- und Expertenkonferenz bringt das gesamte Wertschöpfungssystem rund um die additive Fertigung zusammen.

Datum: 04.-05. Juli 2023

Ort: Berlin (D)

AM Expo

Fachmesse und Symposium: Inspiration, Weiterbildung und Netzwerk

Datum: 12.-13. September 2023

Ort: Luzern (CH)

Swiss Medtech Expo

Fachmesse und Symposium: Inspiration, Weiterbildung und Netzwerk

Datum: 12.-13. September 2023

Ort: Luzern (CH)

Rehacare

Die REHACARE ist die internationale Fachmesse für Rehabilitation, Prävention, Inklusion und Pflege.

Datum: 13.-16. September 2023

Ort: Düsseldorf (D)

Führungstagung

Tagung für Führungs- und Fachkräfte aus dem Gesundheits- und Sozialbereich

Datum: 19. September 2023

Ort: Kultur & Kongresshaus Aarau (CH)

CMS Berlin

Europas erfolgreichste Leitmesse für Reinigung und Hygiene

Datum: 19.-22. September 2023

Ort: Berlin (D)

Ilmac

Fachmesse für Prozess- und Labortechnologie

Datum: 26.-28. September 2023

Ort: Basel (CH)

POWTECH

Pharma.Manufacturing.Excellence

Datum: 26.-28. September 2023

Ort: Nürnberg (D)

Anuga

Weltweite Ernährungsmesse für Handel und Gastronomie/Ausser-Haus-Markt

Datum: 07.-11. Oktober 2023

Ort: Köln (D)

Blezinger Healthcare

13. Fachkonferenz - Das Spital der Zukunft

Datum: 19.-21. Oktober 2023

Ort: Luzern (CH)

A + A

Internationale Fachmesse für Persönlichen Schutz, Betriebliche Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit.

Datum: 24.-27. Oktober 2023

Ort: Düsseldorf (D)

maintenance Schweiz

Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 25.-26. Oktober 2023

Ort: Zürich (CH)

Pumps & Valves

Fachmesse für Pumpen- und Ventiltechnik

Datum: 25.-26. Oktober 2023

Ort: Zürich (CH)

IN.STAND

Die Fachmesse für Instandhaltung und Services

Datum: 07.-08. November 2023

Ort: Stuttgart (D)

Medica

Die Weltleitmesse der Medizinbranche

Datum: 13.-16. November 2023

Ort: Düsseldorf (D)

Compamed

Schmelztiegel für High-Tech-Lösungen in der Medizintechnik

Datum: 13.-16. November 2023

Ort: Düsseldorf (D)

igeho

Internationale Plattform für Hotellerie, Gastronomie, Take-away und Care-Institutionen in der Schweiz

Datum: 18.-22. November 2023

Ort: Basel (CH)

Lefa (ehemals Mefa)

Branchentreffpunkt für das verarbeitende schweizerische Lebensmittelgewerbe

Datum: 18.-22. November 2023

Ort: Basel (CH)

Expo for Decarbonised Industries

Das Fachevent zum Megatrend Dekarbonisierung, die Plattform für Energiespeicher und Klimaneutralität in Unternehmen.

Datum: 28.-30. November 2023

Ort: (D)

Heimtextil

Weltweit führende Fachmesse für Wohn- und Objekttextilien

Datum: 09.-12. Januar 2024

Ort: Frankfurt (D)

Swissbau

Die führende Plattform der Bau- und Immobilienwirtschaft in der Schweiz.

Datum: 16.-19. Januar 2024

Ort: Basel (CH)

Empack Schweiz

The Future of Packaging Technology

Datum: 24.-25. Januar 2024

Ort: Bern (CH)

LOGISTICS & AUTOMATION

Schweizer Fachmesse für Logistik und Transport

Datum: 24.-25. Januar 2024

Ort: Bern (CH)

aqua pro

B2B-Plattform in der Schweiz für Fachkräfte des Globalen Wasserkreislaufs

Datum: 07.-09. Februar 2024

Ort: Bulle (CH)

BioFach

Weltleitmesse für Bio-Lebensmittel

Datum: 13.-16. Februar 2024

Ort: Nürnberg (D)

Vivaness

Internationale Fachmesse für Naturkosmetik

Datum: 13.-16. Februar 2024

Ort: Nürnberg (D)

LOPEC

International führende Fachmesse mit Kongress für Gedruckte Elektronik

Datum: 05.-07. März 2024

Ort: München (D)

Anuga FoodTec

Internationale Zuliefermesse für die Lebensmittel-und Getränkeindustrie

Datum: 19.-22. März 2024

Ort: Köln (D)

Gastia

Die Fach- und Erlebnismesse für Gastfreundschaft

Datum: 24.-26. März 2024

Ort: Olma Messen St.Gallen (CH)

analytica

Leitmesse für Labortechnik, Analytik, Biotechnologie und analytica conference

Datum: 09.-12. April 2024

Ort: München (D)

Control

Internationale Fachmesse für Qualitätssicherung

Datum: 23.-26. April 2024

Ort: Stuttgart (D)

Altenpflegemesse

Leitmesse für die Pflegewirtschaft

Datum: 23.-25. April 2024

Ort: Essen (D)

IFAT

Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft

Datum: 13.-17. Mai 2024

Ort: München (D)

drupa

Weltweit führende Fachmesse für Drucktechnologien

Datum: 28. Mai - 07. Juni 2024

Ort: Düsseldorf (D)

ArbeitsSicherheitSchweiz

Fachmesse für Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz & Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz

Datum: 05.-06. Juni 2024

Ort: Bern (CH)

Achema

Internationale Leitmesse der Prozessindustrie

Datum: 10.-14. Juni 2024

Ort: Frankfurt am Main (D)

PFLEGE PLUS

Die Fachmesse PFLEGE PLUS bringt Fachbesucher mit ausstellenden Unternehmen, Branchenverbände sowie Experten des Pflegemarkts zusammen.

Datum: 14.-16. Mai 2024

Ort: Stuttgart (D)

all about automation

Fachmesse für Industrieautomation

Datum: 28.-29. August 2024

Ort: Zürich (CH)

Cleanzone

Internationale Fachmesse und Kongress für Reinraumtechnologie

Datum: 25.-26. September 2024

Ort: Frankfurt am Main (D)

FachPack

Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 24.-26. September 2024

Ort: Nürnberg (D)

Ilmac Lausanne

Networking. Forum. Aussteller

Datum: 25.-26. September 2024

Ort: Lausanne (CH)

Chillventa

Weltleitmesse der Kältetechnik

Datum: 08.-10. Oktober 2024

Ort: Nürnberg (D)

SIAL

Fachmesse für Nahrungsmittel-Innovationen

Datum: 19.-23 Oktober 2024

Ort: Paris (F)

ZAGG

DER BRANCHENTREFFPUNKT MIT RELEVANTEN GASTRO-TRENDS

Datum: 20.-23. Oktober 2024

Ort: Luzern (CH)

Ifas

Fachmesse für den Gesundheitsmarkt

Datum: 22.-24. Oktober 2024

Ort: Digital (CH)

all4pack Paris

The global marketplace for Packaging Processing Printing Handling

Datum: 04.-07. November 2024

Ort: Paris (F)

Swiss Handicap

Nationale Messe für Menschen mit und ohne Behinderung.

Datum: 29. November-1. Dezember 2024

Ort: Luzern (CH)

Oils + fats

Leitmesse der Öl- und Fettindustrie in Europa.

Datum: Herbst 2025

Ort: München (D)

Bezugsquellenverzeichnis