CRISPR Cas System als neue Technologie zum Testen auf Coronavirus

Dezember 2020

Durch das Schätzen der Anzahl von Viruspartikeln in Proben könnte eine neue Technologie den Fortschritt einer COVID-19-Infektion bestimmen. Dies geht aus einem neulich durchgeführten Forschungsexperiment hervor. Der neue Test verwendet also eine neue Technologie namens CRISPR. Nach Ansicht der Forscher kann so die RNA oder das genetische Material von SARS-CoV-2 zuverlässig nachgewiesen werden, ohne es zuvor zu amplifizieren.

Das Ergebnis aus dem Experiment bedeutet, dass nicht nur das Vorhandensein des Virus nachgewiesen, sondern auch die Anzahl der Viruspartikel geschätzt werden kann. Darüber hinaus kann dies ein guter Indikator für den Infektionsfortschritt sein. Die Schöpfer von CRISPR, mit der Wissenschaftler hauptsächlich Gene bearbeiten, erhielten den Nobelpreis für Chemie im 2020. Angesichts des COVID-19-Ausbruchs konzentrierten sich die Forscher also darauf, einen Test für SARS-CoV-2 durch dieselbe neue Technologie zu entwickeln. Ihr Gerät, das nicht größer als ein Schuhkarton ist, verwendet eine CRISPR-Variante namens CRISPR-Cas13a. Cas13a ist ein Enzym, das RNA-Moleküle spaltet. Durch die Kombination mit einem Streifen „Leit-RNA“ können Wissenschaftler auf eine verräterische Sequenz in der RNA eines bestimmten Virus zielen. Die Forscher verwenden also mehrere Leit-RNAs, die an verschiedene Teile der viralen RNA binden. So kann sich die Genauigkeit des Tests deutlich erhöhen. Die Bindung an Zielsequenzen aktiviert das Enzym, das dann alle RNA-Moleküle in seiner Nähe aufspaltet.

Durch das Schätzen der Anzahl von Viruspartikeln in Proben könnte eine neue Technologie den Fortschritt einer COVID-19-Infektion bestimmen. Dies geht aus einem neulich durchgeführten Forschungsexperiment hervor. Der neue Test verwendet also eine neue Technologie namens CRISPR. Nach Ansicht der Forscher kann so die RNA oder das genetische Material von SARS-CoV-2 zuverlässig nachgewiesen werden, ohne es zuvor zu amplifizieren.

CRISPR Cas System als neue Technologie zum Testen auf Coronavirus

[junge frau macht selfie mit ihrem handy zur identifikation von viruspartikeln bei covid 19]
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Das Ergebnis aus dem Experiment bedeutet, dass nicht nur das Vorhandensein des Virus nachgewiesen, sondern auch die Anzahl der Viruspartikel geschätzt werden kann. Darüber hinaus kann dies ein guter Indikator für den Infektionsfortschritt sein. Die Schöpfer von CRISPR, mit der Wissenschaftler hauptsächlich Gene bearbeiten, erhielten den Nobelpreis für Chemie im 2020. Angesichts des COVID-19-Ausbruchs konzentrierten sich die Forscher also darauf, einen Test für SARS-CoV-2 durch dieselbe neue Technologie zu entwickeln. Ihr Gerät, das nicht größer als ein Schuhkarton ist, verwendet eine CRISPR-Variante namens CRISPR-Cas13a. Cas13a ist ein Enzym, das RNA-Moleküle spaltet. Durch die Kombination mit einem Streifen „Leit-RNA“ können Wissenschaftler auf eine verräterische Sequenz in der RNA eines bestimmten Virus zielen. Die Forscher verwenden also mehrere Leit-RNAs, die an verschiedene Teile der viralen RNA binden. So kann sich die Genauigkeit des Tests deutlich erhöhen. Die Bindung an Zielsequenzen aktiviert das Enzym, das dann alle RNA-Moleküle in seiner Nähe aufspaltet.

Um so ein sichtbares Signal zu liefern, dass Cas13a seine Zielsequenz erkannt hat, fügten die Forscher der Mischung eine RNA-basierte Sonde hinzu. Die Sonde emittiert fluoreszierendes Licht, wenn das aktivierte Enzym es spaltet. Der Detektor umfasst einen Laser zum Beleuchten der Probe und eine Linse zum Fokussieren des erzeugten fluoreszierenden Lichts. Die Kamera des Telefons, die über dem Objektiv positioniert ist, registriert so die Intensität des emittierten Lichts. Unter Verwendung von Proben von SARS-CoV-2-RNA unterschiedlicher Konzentrationen zeigten die Forscher, dass das Gerät innerhalb von 30 Minuten Konzentrationen von nur 100 Viruspartikeln pro Mikroliter messen konnte. Das Gerät benötigte nur 5 Minuten, um Patientenabstriche zu identifizieren, die das Team mit SARS-CoV-2-RNA versetzt hatte. Die Studienergebnisse zeigen also, dass die Messung von Viruspartikeln mit massenproduzierter Unterhaltungselektronik zuverlässig und erschwinglich durchgeführt werden könnte. Bisherige Forschungen legen außerdem auch nahe, dass die Kamera eines normalen Mobiltelefons besonders gut als molekularer Detektor funktioniert.

Die Forscher hoffen nun also, ein erschwingliches, tragbares Gerät zu entwickeln, mit dem Apotheken und Kliniken schnelle und genaue Tests auf SARS-CoV-2 durchführen können. Dieses wird wahrscheinlich eine eingebaute Handykamera haben. Letztendlich träumen sie davon, so ein Gerät für den Heimgebrauch zu entwickeln. Dieses soll nicht nur SARS-CoV-2, sondern auch andere Viren wie Erkältungen und Influenzavirus erkennen können. Grundsätzlich ist es möglich, jedes Gerät, das dieselbe neue Technologie enthält, anzupassen, um Viren zu erkennen. In Zukunft könnte der in dieser Studie beschriebene direkte Nachweis durch Cas13a schnell geändert werden. Auf diese Weise kann auf den nächsten auftretenden Erreger der Atemwege rechtzeitig abgezielt werden, um eine globale Ausbreitung einzudämmen, so die Studienautoren.


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