US-Wissenschaftler haben einen Schnelltest zum Nachweis von SARS-CoV-2 entwickelt, der schon innerhalb weniger Minuten ein Ergebnis liefern soll. Und zwar nicht nur dazu, ob eine Infektion vorliegt oder nicht, sondern auch zum Umfang der Viruslast. Sie nutzen hierfür die Methode der Genschere, deren Entwicklung gerade erst mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet wurde.
Die aktuelle Gold-Standard-Diagnostik für SARS-CoV-2-Infektionen beruht auf der Polymerase-Kettenreaktion (PCR). Diese ist sehr zeitaufwendig und ohne Labor nicht möglich. Außerdem kann sie wegen ihrer hohen Empfindlichkeit unter Umständen zu einer unnötigen Identifizierung von SARS-CoV-2 RNA-positiven Personen führen, die tatsächlich gar nicht mehr infektiös sind. Diese beiden Nachteile wollen die Forscherteams um Daniel Fletcher von der University of California in Berkeley und Melanie Ott vom J. David Gladstone-Institute in San Francisco mit ihrem neuen Testprinzip überwinden. Sie nutzen hierfür die CRISPR/Cas-Methode (Genschere), deren Entwickler, die Arbeitsgruppe um Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna, gerade erst mit dem diesjährigen Nobelpreis für Chemie belohnt wurden.
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Jennifer Doudna gehört dem Forscherteam an, das den Test entwickelt hat. Die molekularbiologische Methode, mit der Gene gezielt eingefügt, entfernt oder ausgeschaltet, oder auch Nukleotide in einem Gen geändert werden können, leitet sich von einem Mechanismus ab, mit dem sich Bakterien dauerhaft vor schädlichen Viren schützen. CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) steht für Abschnitte sich wiederholender kurzer DNA-Sequenzen (repeats), die im Erbgut vieler Bakterien auftreten, Cas (CRISPR-associated) für das Erbgut-schneidende Enzym. Bei einer Infektion von Bakterien spalten die Cas-Proteine die DNA der eingedrungenen Viren in kleine Fragmente auf. Diese werden dann in CRISPR-Abschnitte eingefügt. Bei einem erneuten Virenbefall werden die Abschnitte in RNA umgeschrieben, die dann eine neu eintretende Viren-DNA prüft. Stimmt sie mit dem gespeicherten Abschnitt überein, so wird sie durch die Cas-Proteine zerschnitten.
Eigentlich nichts Neues
Was sich ursprünglich als erfolgreiche Strategie bei Bakterien entwickelte, um eingedrungene Phagen zu zerstören und ein immunologisches Gedächtnis aufzubauen, wird nun für die Virusdiagnostik genutzt, schreiben die kalifornischen Autoren. Wie aus ihrer Publikation hervorgeht, ist die Anwendung der Genschere in der Diagnostik nicht neu. Allerdings basieren aktuelle CRISPR-Diagnosestrategien auf der vorherigen Amplifikation der Ziel-RNA für die nachfolgende Detektion durch ein Cas-Protein. Dies ist notwendig, um eine ausreichend hohe Empfindlichkeit zu erzielen. Der neue CRISPR-Cas13a-basierte Assay, über den die kalifornischen Wissenschaftler berichten, soll im Gegensatz zur bisherigen CRISPR-Diagnostik für den Nachweis des viralen Genoms keine vorherige Amplifikation erfordern.
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