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 Neuer Thermocycler schafft
570 Corona-Schnelltests/Stunde
- billig und massentauglich
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 Einen Test auf SARS-CoV-2 durchzuführen und auszuwerten dauerte bisher mehr als zwei Stunden – und so kann ein Labor pro Tag nur eine sehr begrenzte Zahl von Menschen testen.

Zellbiolog(inn)en der Universität Bielefeld haben nun mit mehreren Kooperationspartnern in einer Studie ein Verfahren entwickelt, das rund zehnmal schneller ein Ergebnis liefert.

„Der Test dauert nur rund 16 Minuten“, so Professor Dr. Christian Kaltschmidt vom Lehrstuhl für Zellbiologie der Universität Bielefeld. „Die Methode ist zudem günstiger als die herkömmlichen Tests.“


Weltweit sind inzwischen viele Millionen Infektionen mit dem Coronavirus bestätigt. Einen wirksamen Impfstoff oder eine Therapie gegen SARS-CoV-2 gibt es bislang nicht. Hinzu kommt: Nicht jede infizierte Person entwickelt auch Symptome.

Die wirksamste Methode, um die Verbreitung einzudämmen, sind im Moment deshalb Tests: Wer sich infiziert hat, wird isoliert und verbreitet das Virus nicht.

Das gängigste Verfahren, um zu testen, ob sich jemand mit SARS-CoV-2 infiziert hat, sind sogenannte PCR-Tests. Sie nutzen das genetische Material des Virus als Grundlage. Das haben auch die Bielefelder Wissenschaftler in ihrer Studie gemacht.

PCR-Tests laufen immer nach einem ähnlichen Schema ab. Zunächst wird genetisches Material einer Testperson benötigt. Dies wird in der Regel durch einen Abstrich im Mund-, Nasen- oder Rachenraum gewonnen. „Wenn ein Mensch sich mit SARS-CoV-2 angesteckt hat, dann ist in der Probe auch genetisches Material des Virus enthalten, das als sogenannte RNA vorliegt“, so Kaltschmidt.

Die RNA-Moleküle werden in einem chemischen Verfahren isoliert. Allerdings ist danach zu wenig RNA enthalten, als dass ein Test sie sofort nachweisen könnte. Deshalb muss sie vervielfältigt werden.

Methode spart Zeit und Aufwand

Das geschieht bei einer sogenannten Polymerase-Kettenreaktion, die dem PCR-Verfahren seinen Namen gegeben hat (Polymerase Chain-Reaction). Sie läuft in einem Gerät ab, das sich Thermocycler nennt. Es fährt die Temperatur nach einem vorher festgelegten Programm hoch und wieder herunter. In Kombination mit bestimmten Zusatzstoffen, einem Enzym mit Kopierfunktion und Stabilität bei hoher Temperatur vervielfältigt sich dadurch das genetische Material, bis so viel vorhanden ist, dass sich damit SARS-CoV-2 nachweisen lässt – sofern jemand infiziert ist.

Die Bielefelder Forschenden haben bei ihrem Verfahren einen speziellen Thermocycler eingesetzt – den NextGenPCR. Durch das besondere Design, das mehrere Temperaturzonen umfasst, laufen die Reaktionen in dem Gerät besonders effektiv und vollautomatisch ab.

„Beim Vorgehen haben wir uns am sogenannten Drosten-Protokoll der Berliner Charité und am Protokoll des Centers of Disease Control and Prevention in Atlanta orientiert“, so Kaltschmidt. Das sind Standards für Tests auf SARS-CoV-2. Die Forschenden konnten mir ihrer Methode die Ergebnisse herkömmlicher PCR-Tests wiederholen – nur in deutlich kürzerer Zeit und mit weniger Aufwand.

Günstiges Spezialgerät kann
stündlich 570 Tests analysieren


Entwickelt hat den Thermocycler das niederländische Unternehmen Molecular Biology Systems. Für die Tests auf das Coronavirus schrieben die Entwickler eine Software, die sowohl die benötigte Zeit als auch die Arbeitsschritte verringert.

„Wir haben dazu sehr viele positive Rückmeldungen erhalten“, sagt Gert de Vos, Gründer und Geschäftsführer von Molecular Biology Systems.

Das Gerät kann mehrere Proben parallel analysieren – damit sind mit einem einzigen Thermocycler pro Stunde rund 570 Auswertungen möglich.

Molecular Biology Systems arbeitet inzwischen mit Regierungen und privaten Laboren in den USA, Europa, dem mittleren Osten und Afrika zusammen.

Kaltschmidt sieht viele Vorteile in dem neuen Verfahren. So könnte ein solcher Test vor allem dort zum Einsatz kommen, wo schnelle Ergebnisse gefragt sind. „Wenn beispielsweise Kreuzfahrtschiffe ihren Betrieb wieder aufnehmen, könnten sie in kurzer Zeit jede Person testen, bevor sie an Bord geht.“

Beteiligt an der Studie waren zudem das Herz- und Diabeteszentrum NRW in Bad Oeynhausen, die Arbeitsgruppe molekulare Neurobiologie der Universität Bielefeld, das Evangelische Klinikum Bethel sowie der Forschungsverbund Biomedizin Bielefeld OWL e.V.

Originalveröffentlichung am 26. Juni 2020:
Ehsan Asghari, Anna Höving, Paula van Heijningen, Annika Kiel, Angela Kralemann-Köhler, Melanie Lütkemeyer, Jonathan Storm, Tanja Vollmer, Cornelius Knabbe, Barbara Kaltschmidt, Gert de Vos, Christian Kaltschmidt: Ultra-fast one-step RT-PCR protocol for the detection of SARS-CoV-2, https://doi.org/10.1101/2020.06.25.20137398
   
  
 
 
 
 
 
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Prof. Dr. Christian Kaltschmidt hat mit anderen Forschenden ein Verfahren getestet, das deutlich schneller funktioniert.
 
 
 
 
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Ob sich eine Person mit SARS-CoV-2 infiziert hat, lässt sich in Schnelltests nachweisen. Das genetische Material wird dazu in einem Thermocycler vervielfältigt. Mit dem in der neuen Studie genutzten Thermocycler sind pro Stunde rund 570 Auswertungen möglich. (Bilder: Universität Bielefeld)
   
   
 Strategische Bedeutung für
die Kontrolle der Pandemie
     
   
   
 Kommentar

Nachdem unsere Redaktion im Juli 2020 durch die Presseinformation der Universität Bielefeld von diesen umfassend möglichen Schnelltests Kenntnis genommen hatte, habe ich umgehend Kontakt mit Prof. Kaltschmidt aufgenommen.

Die Tests kosten nicht nur in der Ausführung nur einen Bruchteil der bisher üblichen Labortests. Statt teurer Laboranlagen werden nur die Thermocycler benötigt, die für ca. 24.000 € zzgl. MwSt lieferbar sein werden und sich damit binnen weniger Tage vollkommen amortisieren. Auch wird kein klinisches Umfeld benötigt, womit dezentrale Labore fast überall möglich sind, in sauberen normalen Räumen oder gar in mobilen Containern für temporäre Einsätze für Veranstaltungen jeder Art.

Vom Abstrich bis zum Testergebnis, direkt vor Ort, reden wir damit theoretisch über kaum mehr als 30 Minuten - während die bisherigen zentralen Labortests oft meist erst nach 1-4 Tagen vorliegen. Wie schnell das Test-Handling im Realbetrieb eines Testzentrums dauern wird, recherchieren wir noch.

Wenn dann der gesamte Test für vermutlich 10 € (eigene Schätzung) ohne individuell zu honorierende ärztliche Mitwirkung möglich ist, sind damit die bisherigen hohe Preise von ca. 60 €/Test überteuerter Schnee von gestern. Massentests sind im Millionen-Maßstab machbar und für fast jeden Anlass auch bezahlbar. Staat und Krankenkassen würden jährlich viele Milliarden Euro sparen.

Kontaktintensive Berufstätige könnte man regelmäßig vollständig testen. Messen, Kongresse, Konzerte, Sportveranstaltungen, Hochzeiten, Beerdigungen, Disco-Besuche und und und - alles könnte man vorab durch umfängliche Tests absichern - kürzestmöglich vor Termin.

Übrig bliebe nur das Restrisiko, sehr zeitnahe Neuinfektionen noch nicht nachgewiesen zu bekommen. Das wären dann aber Einzelfälle die kaum das Potential für Masseninfektionen haben.

Radikal gedacht - und gemacht - könnten wir damit schon bald die Pandemie beherrschen!

Aber viele, die sich jetzt an den teuren Tests eine goldene Nase verdienen, sind damit außen vor.

Und darin liegt für mich nach mehreren Wochen zäher Recherche auch das Problem: Wer verzichtet freiwillig auf faktisch garantierte Millionengewinne, statt für nur ein faires Entgelt mobile Vor-Ort-Labore auf den Weg zu bringen.

Aber dieses Luxus-Problem kann sich in einem viralen Weltkrieg kein Land der Welt leisten.

Rolf Albrecht
     
   
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