CoV-2-KomET – mit Hochdurchsatz-Diagnostik von SARS-CoV-2

Die derzeitigen Testkapazitäten auf SARS‑CoV‑2 sind aufgrund der Auslastung der eingesetzten Geräte limitiert. Fraunhofer‑Forschende wollen daher ein Nukleinsäure-basiertes Hochdurchsatzverfahren entwickeln, validieren und testen, um den Probendurchsatz im Vergleich zum Standardverfahren um mindestens eine Größenordnung zu erhöhen.

© Fraunhofer IGB
Sequenzierer

Voraussetzung für die Beurteilung von Neuinfektionen mit SARS-CoV-2 ist eine möglichst umfassende Testung. Beim derzeit eingesetzten Verfahren werden SARS-CoV-2-Nukleinsäuren mithilfe einer sogenannten reversen Transkription in DNA-Moleküle umgeschrieben, mit einer quantitativen Polymerase-Kettenreaktion vervielfacht und analysiert. Der Probendurchsatz der qRT-PCR-Geräte dabei ist limitiert, ebenso deren Verfügbarkeit.

Um flächendeckende Tests anbieten zu können, müsste der Durchsatz wesentlich erhöht werden. Notwendig ist ein Technologiesprung, der die Analyse von mindestens 1000 – 10 000 Tests pro Gerätelauf erlaubt. Im Rahmen des Vorhabens »Hochdurchsatz-Diagnostik von SARS-CoV-2« will das IGB daher in Kooperation mit den Fraunhofer-Instituten für Zelltherapie und Immunologie IZI und für Produktionstechnik und Automatisierung IPA ein Verfahren entwickeln, validieren und an klinischen Proben testen, das in der Lage ist, den Probendurchsatz im Vergleich zum Standardverfahren um mindestens eine Größenordnung zu erhöhen. Hierzu soll mithilfe der Hochdurchsatzsequenzierung (NGS) von Nukleinsäuren ein neues Verfahren für die Diagnostik von SARS‑CoV‑2 und weiteren viralen Erreger von Atemwegsinfektionen entwickelt und mit entsprechender Laborautomatisierung des Probenhandlings kombiniert werden.

In diesem neuen Ansatz nutzen die Forschenden die Hochdurchsatzfähigkeit der modernen Sequenziertechnologie: Die verschiedenen Patientenproben sollen nicht einzeln ausgelesen, sondern ein ganzer Pool – mit Proben Tausender Patienten – gleichzeitig sequenziert werden. Damit die in den jeweiligen Patientenproben vorhandenen Nukleinsäure-Sequenzen den jeweiligen Patienten auch korrekt zugewiesen werden können, werden sie zuvor mit einer spezifischen Oligonukleotidfolge, quasi einem molekularen Barcode, gekennzeichnet. Dass diese patientenspezifische Markierung funktioniert, hat das IGB im Labor bereits für SARS-CoV-2, für verschiedene Influenzaviren und für das Respiratorische Synzytial-Virus gezeigt.

Das NGS-Verfahren greift bei der Probenvorbereitung auf bereits etablierte Verfahren der automatisierten Extraktion von klinischen Proben zu. Auch die Geräteausstattung zur Hochdurchsatzsequenzierung ist in vielen Unikliniken und Zentrallaboren bereits vorhanden, sodass ein zeitnaher Transfer in die Praxis möglich wäre.

Projektinformationen

Projekttitel

Clusterprojekt »CoV‑2‑KomET – Nachweis von SARS‑CoV‑2« mit Vorhaben »Hochdurchsatz‑Diagnostik von SARS‑CoV‑2«

 

Projektlaufzeit

September 2020 – August 2021

 

Projektpartner

  • Fraunhofer IMM
  • Fraunhofer IGB
  • Fraunhofer IPA
  • Fraunhofer IZI
  • Fraunhofer IZI-BB
  • Fraunhofer IOF
  • Fraunhofer IWS
  • Fraunhofer IMS
  • Fraunhofer IME-TMP
  • Fraunhofer IBMT

 

Projektförderung

»Fraunhofer vs. Corona« im Rahmen der Internen Programme der Fraunhofer-Gesellschaft, Fördernummer Anti-Corona 840268