Der neue Schnelltest, den Forscher aus China aktuell im Fachjournal PLOS Pathogens veröffentlicht haben, ist im Wesentlichen ein vereinfachter, schnellerer und billigerer PCR-Test. Die grundlegenden Schritte sind bei beiden Verfahren gleich: In einem ersten Schritt wird die RNA des Virus in DNA umgewandelt und die DNA anschließend vervielfältigt. Mithilfe einer chemischen Reaktion wird dann erkennbar, ob das vervielfältigte Erbmaterial von SARS-CoV-2 stammt oder nicht.
Im Detail gibt es aber erhebliche Unterschiede: Während man bei einem klassischen PCR-Test ein aufwendiges Gerät braucht, das die DNA immer wieder erhitzt und kühlt, um sie zu vermehren, ist das bei der in China entwickelten Methode nicht notwendig, erläutert der Wiener Molekularbiologe Julius Brennecke vom Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW). „Der große Vorteil bei sogenannten isothermen Amplifikationsreaktionen ist, dass durch die Verwendung von anderen Enzymen die Vermehrung bei einer konstanten Temperatur ablaufen kann. Das heißt, ich habe einen viel einfacheren Versuchsaufbau ohne PCR-Maschine.“
Um zu testen, ob die vermehrte DNA vom Coronavirus stammt, nutzen die Forscher in China die Technologie der Genschere CRISPR-Cas im letzten Schritt. Handelt es sich bei der Probe um SARS-CoV-2-DNA, reagiert das CRISPR Enzym und erzeugt ein leuchtendes Signal.
40 Minuten, 60 Cent
Der CRISPR-Schnelltest könnte in 40 Minuten ein Ergebnis liefern und würde nur 60 Cent kosten, schreiben die Forscher. Das chinesische Forscherteam ist aber nicht das einzige, das sogenannte CRISPR-Schnelltests entwickelt, erklärt die Molekularbiologin Andrea Pauli, vom Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie. „Es gibt mehrere Gruppen in den USA, die an einem sehr ähnlichen System arbeiten, die haben allerdings andere Enzyme dafür, für diese isotherme Amplifikation.“ Erst am Dienstag haben US-Forscher einen CRISPR-Test im Fachjournal Nature Biomedical Engineering veröffentlicht.
Auch Andrea Pauli und Julius Brennecke selbst haben einen Schnelltest entwickelt. Dieser verwendet zwar keine CRISPR-Methode, ist im Prinzip aber ebenfalls ein isothermisches Verfahren, das ohne Temperaturschwankungen auskommt. Die Wiener Methode wäre sogar noch einfacher und könnte theoretisch sogar zu Hause gemacht werden. „Es braucht auch hier die Wärme, wir haben aber schon gezeigt, dass man das im Prinzip daheim in einem Wasserbad in einem Kochtopf machen kann. Man braucht keine spezialisierten Geräte“, so Pauli. Einzige Hürde ist im Moment nur, dass man die Proben gezielt pipettieren muss.
Auch dieses Verfahren würde in 40 Minuten ein Ergebnis liefern, rechnet man nur das Material, kostet der Test einen Euro. „Wir können die für das Verfahren notwendigen Enzyme auch selbst herstellen und haben die notwendigen Protokolle dazu schon veröffentlicht. Das heißt, jedes einfache molekularbiologische Labor kann die Enzyme selbst machen. Damit würde der größte Kostenfaktor noch einmal wegfallen und wir wären bei dem Test, wenn man nur das Material rechnet, bei 20 Cent“, so Pauli. Rechnet man das Personal mit ein, das den Test durchführt, kommt man auf ca. fünf Euro, so die Wiener Forscher.
Wie Schnelltests Alltag erleichtern
Noch müssen alle Schnelltests, aus Wien, China und den USA großflächig getestet werden, um sicherzugehen, dass die schnellen Methoden im Alltag robuste Ergebnisse liefern. „Wir wollen z.B. in den nächsten ein, zwei Wochen tausende negative und positive Proben mit unserem Verfahren messen. Damit könnten wir klar zeigen, wie hoch die Rate für falsch negative Tests und für falsch positive Tests ist“, so Brennecke. Während der Forscher davon ausgeht, dass der Wiener Schnelltest kaum ein fälschlicherweise negatives Ergebnis ausgibt, könnte es durchaus zu falsch positiven Ergebnissen kommen. Das soll nun geklärt werden.
Egal welchen Schnelltest man sich bisher ansieht, so genau wie der Standard-PCR-Test ist aktuell keiner. Für die Bekämpfung der Pandemie sind sie dennoch ein wichtiger Baustein, solange es keine Medikamente und Impfstoffe gibt, erklärt Brennecke. „Idealerweise versteht man die Schnelltests als molekulares Fiebermessen. Schlägt der molekulare Fiebermesser an, wäre es sinnvoll, die Person zu isolieren und sofort einen diagnostischen PCR-Test zu machen. Hier braucht es aber noch ein Umdenken.“
Schnelltests könnten damit auch Konzerte und Clubbesuche wieder unter einigermaßen normalen Bedingungen möglich machen. „Ich könnte vor der Oper z.B. einen Stand aufmachen und alle Besucher, die dann natürlich zwei Stunden vorher auftauchen müssen, testen, sodass man wieder ohne Infektionsangst im Saal sitzen kann.“
Laut den groben Berechnungen von Brennecke und Pauli würden bei diesem Beispiel vier Mitarbeiter notwendig sein, um 200 Menschen vor der Veranstaltung zu testen. „Es hängt stark von der Logistik ab, man könnte hier vielleicht auch mit Barcodes arbeiten, wobei Besucher ihre Probe einfach mitbringen können“, ergänzt Pauli.