Mobiles Testsystem erkennt frühzeitig SARS-CoV-2-Infektionen

Schnelltests zum Nachweis einer Infektion sind ein wichtiger Baustein, um die Corona-Pandemie zu überwinden. Gemeinsam mit den Fraunhofer-Instituten IME, ISIT, IBMT und ENAS arbeiten Forschende der Fraunhofer EMFT an einem mobilen Testsystem für einen schnellen Nachweis des SARS-CoV-2-Virus, bzw. bestehender Immunität. 

Wie die als Goldstandard etablierten PCR-Tests basiert auch das neue Testsystem auf einer Vervielfältigung der Virus-RNA. Dazu nutzen die Partner jedoch das LAMP-Verfahren (Loop-mediated isothermal amplification). Im Vergleich zur PCR zeichnet sich LAMP durch eine hohe Robustheit und Sensitivität aus und kann Krankheiten schon bei einer geringer Viruslast nachweisen. Darüber hinaus läuft der Vervielfältigungsprozess bei einer konstanten Temperatur ab, was nicht nur die Bearbeitungszeit verkürzt, sondern auch den Energiebedarf signifikant reduziert. Mit diesen Eigenschaften bietet LAMP gerade für Point-of-Care-Anwendungen eine attraktive Alternative zur PCR. 

Im Rahmen des Projekts sind die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Fraunhofer EMFT für die Messsensorik verantwortlich. Das von ihnen entwickelte Mikrovolumen-/Miniaturmesssystem besteht aus einem Sensorarray, mit dem sich simultan die Nukleinsäuremenge quantifizieren und die Schmelzkurvenanalyse überwachen lässt. Um einen Virusbefall nachzuweisen, wird eine Probe (z.B. Rachenabstrich) in einem Puffer gelöst, Primer und LAMP Reaktionsmix hinzugefügt und die Probe für 30 - 45 Min auf ca. 65 °C erhitzt. Eine Veränderung im Sensorsignal bedeutet ein positives Testergebnis. Das Signal wird von den eingesetzten Biosensoren bereits während der Messung digital aufgezeichnet. Unter anderem verwenden die Forscher einen pH-Transducer, auf dem die LAMP Reaktion abläuft. Genauso wie die anderen verwendeten Biosensoren wird dieser am Fraunhofer EMFT entwickelt und fabriziert. Zur Erhöhung der Validität werden die Amplifikate einer Schmelzkurvenanalyse unterzogen. Falsch positive Ergebnisse können dadurch identifiziert werden. In konventionellen Methoden kommen für die Quantifizierung und Schmelzkurvenanalyse spezielle Fluoreszenzfarbstoffe und dementsprechend teures Labor-Equipment zum Einsatz. Durch den Einsatz der Biosensoren können sowohl Kosten als auch Platzbedarf für die Virendiagnose eingespart werden.