SARS-CoV-2: Schneller „Lab-on-a-Chip“ kann Virus-RNA und Antikörper im Speichel nachweisen

Cambridge/Massachusettsm – US-Forscher haben einen Test entwickelt, mit dem Ärzte ohne Laborunter­stüt­zung innerhalb von 2 Stunden erkennen könnten, ob ein Patient mit SARS-CoV-2 infiziert ist und ob er bereits Antikörper von früheren Infektionen oder einer Impfung hat. Der Test hat die Ausmaße einer Postkarte und könnte kostengünstig im 3-D-Drucker hergestellt werden, wird in Nature Biomedical Engineering (2022; DOI: 10.1038/s41551-022-00919-w) versprochen.

Der sichere Nachweis einer Infektion mit SARS-CoV-2 erfolgt derzeit mit der Polymerase-Kettenreaktion (PCR), die nur in einem Labor von technisch ausgebildetem Personal durchgeführt werden kann und meist erst nach 1 Tag ein Ergebnis liefert. Für einen Antikörpertest muss eine Blutprobe im Labor untersucht wer­den, was ebenfalls zeitaufwendig ist.

Das Diagnostikum, das ein Team um Donald Ingber vom Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering in Cambridge/Massachusetts entwickelt hat, würde in jeden Arztkittel passen. Es würde innerhalb von 2 Stun­den ein zuverlässiges Ergebnis liefern und benötigte als Ausgangsmaterial nur eine Speichelprobe des Pa­tien­ten (statt der Kombination aus Abstrich und Blutprobe), versprechen die Forscher.

Ihr postkartengroßes „Lab-on-a-Chip“ hat auf der Oberfläche zwei Öffnungen, in die der Speichel geträufelt würde. Die erste Öffnung startet dann den Nachweis der Virus-RNA mit der LAMP-Methode („Loop-mediated Isothermal Amplification“). Sie vermehrt die RNA durch mehrfaches Kopieren, ist dabei aber anders als die PCR nicht auf eine zyklische Erwärmung und Abkühlung angewiesen. Dies verringert den technischen Aufwand und ermöglicht die Miniaturisierung.

Wenn nach etwa 30 Minuten genügend Virus-RNA gebildet wurde, kommt die SHERLOCK-Methode zum Ein­satz. Sie ermöglicht mit Hilfe der Genschere CRISPR einen elektrochemischen Nachweis. Die Forscher nennen die von ihnen entwickelte Technologie eRapid. Sie umgeht den sonst üblichen Nachweis einer Farbreaktion, was sich ebenfalls platzsparend auswirkt. Im Fall eines Gennachweises wird dies mit der 1. von 4 Elektroden angezeigt.

Die anderen 3 Elektroden zeigen das Ergebnis von Antikörpertests an. Sie werden an dem Speichel durch­ge­führt, der in die zweite Öffnung geträufelt wird. Die Forscher entschieden sich für den Nachweis von Antikör­pern gegen das Spikeprotein (S1), gegen seine Rezeptorbindungsstelle (S1-RBD) und gegen das Nukleokapsid (N).

Ein positiver Nachweis von S1 und S1-RBD zeigt bei fehlenden Antikörpern gegen N an, dass die Immunität aus einer Impfung resultiert, da die bisherigen Impfstoffe nur das Spikeprotein enthalten, nicht aber das Nu­kle­okapsid (Bei Impfstoffen aus abgetöteten Viren wäre dies natürlich anders).

Der Test hat in einer allerdings kleinen Studie beim Nachweis der Antikörper eine 100-%ige Genauigkeit er­zielt. Der Gennachweis erreichte eine Nachweisgrenze von 0,8 Kopien pro Mikroliter. Laut Ingber wären die Herstellungskosten gering. Genaue Preisvorstellungen wurden allerdings nicht genannt. Vor einer Zulassung dürften weitere Prüfungen notwendig werden.

rme