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02.10.2020

Covid-19-Forschung: Akademie-Stipendiatin an Entwicklung von Massentest beteiligt

Dr. Kerstin Ludwig, Humangenetikerin und Mitglied im Jungen Kolleg, gehört zu einem Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern am Universitätsklinikum Bonn, die ein neues Testverfahren für das Corona-Virus erforschen.

Foto: Andreas Stein, Institut für Humangenetik, Universitätsklinikum Bonn

Der sonnige September hat vielleicht noch ein wenig darüber hinweggetäuscht aber jetzt rückt die kalte Jahreszeit näher. Für Eltern von Kita- und jüngeren Schulkindern bedeuten die Herbst- und Wintermonate vor allem eins: Der Nachwuchs ist im Dauererkältungsmodus. In der Pandemie schwingt in Schulen und Kitas aber bei jeder Rotznase auch die Angst mit, dass es doch kein harmloser Schnupfen sein könnte.

„Ich glaube, dass wir sehr viel mehr testen müssen, um durch den Winter zu kommen“, sagt Dr. Kerstin Ludwig vom Jungen Kolleg der Akademie. Die 39-Jährige ist selbst Mutter von zwei schulpflichtigen Kindern. An der Medizinischen Fakultät der Universität Bonn hat sie gemeinsam mit anderen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern einen Corona-Massentest entwickelt. Die Idee für das neue Testverfahren namens „LAMP-Seq“ stammt von Prof. Dr. Jonathan Schmid-Burgk vom Institut für Klinische Chemie und Klinische Pharmakologie. Auch das Institut für Hygiene ist an dem Projekt beteiligt. Und schließlich Kerstin Ludwig, die als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Humangenetik arbeitet und dort eine Emmy-Noether-Nachwuchsgruppe leitet. Für ihre Forschung zu den molekularen Grundlagen von Fehlbildungen des Gesichts erhält sie noch in diesem Herbst den Marylou Buyse Award for Excellence in Craniofacial Research. Viren sind normalerweise nicht ihr Fachgebiet. Parallelen gibt es aber durchaus. „Bei einem Virus handelt es sich genau wie bei der menschlichen DNA um ein Nukleinsäure-Molekül“, erklärt die Nachwuchswissenschaftlerin, die bereits seit März die Bonner Studie zur COVID-Genetik (BoSCO) leitet. Dabei geht es unter anderem um die Frage, warum die Krankheit bei den Betroffenen so unterschiedlich verläuft und welche Rolle hierbei genetische Faktoren spielen.

Auch bei dem neuen Massentest wird schnell klar, welchen Mehrwert die Beteiligung einer Humangenetikerin mit Erfahrung in modernen Hochdurchsatzverfahren bietet. „Wir fügen dem Abstrich schnell nach der Entnahme eine Art molekularen Barcode hinzu“, erklärt Kerstin Ludwig. Auf diese Weise kann die Probe jederzeit der Person zugeordnet werden, von der sie stammt und die Abstriche müssen nicht mehr einzeln beschriftet werden. Das spart Personal. Der entscheidende Vorteil des neuen Massentests ist laut der 39-Jährigen aber ein anderer. Für den klassischen qPCR-Test nutzen die Labore Geräte, mit denen sie pro Untersuchungslauf maximal 192 Proben gleichzeitig untersuchen können. Selbst wenn mehrere Geräte parallel im Einsatz sind, bleibt die Testmenge meist im dreistelligen Bereich. Das Bonner LAMP-Seq-Verfahren kommt hingegen ohne diese Geräte aus, und die Testmenge ist somit nicht begrenzt. Hinzu kommt, dass die für den klassischen Test benötigten Reagenzien und Plastikwaren knapp werden. „Das wird in den nächsten Monaten vermutlich ein massives Problem“, sagt Kerstin Ludwig und ergänzt: „Wir benötigen von beidem deutlich weniger.“ Der Massentest ist deshalb pro Person nicht nur günstiger, sondern auch unabhängiger von weltweiten Lieferketten. In gewisser Weise ist das Bonner Verfahren sogar genauer. Im Unterschied zum klassischen Test wird das Virus sequenziert, und dadurch eine Verwechslung mit anderen Viren ausgeschlossen.

Die Bonner Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gehen davon aus, dass sie mit dem neuen Verfahren – theoretisch – bis zu 80.000 Menschen gleichzeitig testen könnten. Das betrifft allerdings vor allem die deutlich höheren Kapazitäten im Labor. Probleme bereiten Kerstin Ludwig und ihren Kolleginnen und Kollegen bislang noch die vorangeschaltete Logistik mit Probenabnahme und Transport sowie die spätere Befundmitteilung, die bei der hohen Zahl an Tests idealerweise digital stattfinden sollte.

Die Nachwuchswissenschaftlerin sieht das Bonner Verfahren als Ergänzung zum klassischen qPCR-Test und den derzeit aufkommenden Antigen-Schnelltests. Der neue Massentest bietet im Vergleich zum klassischen Test keinen zeitlichen Vorteil. Das Verfahren dauert aufgrund der Sequenzierung etwa genauso lange. Die Testergebnisse liegen circa 12 bis 14 Stunden nach Probeneingang vor. Aus diesem Grund eignet sich der Massentest laut Kerstin Ludwig auch nicht für kritische Situationen wie die Patientenaufnahme in Krankenhäusern oder den Besuch in Pflegeheimen, wo es darum geht, schnell Klarheit über eine mögliche Corona-Infektion zu haben. Hier sind die Schnelltests, die Ergebnisse in weniger als 30 Minuten versprechen, vermutlich die bessere Wahl.

Mögliche Anwendungsszenarien für den Massentest sind laut der Humangenetikerin systematische Beobachtungen (Surveillance) von Schulen und Kitas sowie großen Unternehmen und städtischen Behörden. Schulen könnten zum Beispiel einmal wöchentlich durchgetestet werden. Das würde Familien aber auch Lehrerinnen und Lehrern mehr Sicherheit geben. Infektionen würden frühzeitig entdeckt und durch die wöchentlichen Tests wüsste man sofort, ob sich das Virus bereits in der Schule ausgebreitet hat oder der Regelbetrieb ohne größere Quarantänemaßnahmen weiterlaufen kann.

Eingesetzt wird das neue Testverfahren der Universität Bonn bislang noch nicht, auch wenn die Probeläufe im Labor laut Kerstin Ludwig vielversprechend waren. „Wissenschaftlich sieht alles sehr gut aus“, sagt die 39-Jährige. Jetzt gehe es darum Politik und Gesundheitswesen zu überzeugen. Viel Zeit bleibt den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Bonn hierfür nicht. Meteorologisch hat der Herbst bereits begonnen.