{"id":6669,"date":"2021-06-17T13:04:37","date_gmt":"2021-06-17T11:04:37","guid":{"rendered":"https:\/\/biovariance.com\/uncategorized\/biovariance-express-pcr-labor-zwingt-tirschenreuther-inzidenz-in-die-knie\/"},"modified":"2023-03-08T12:37:53","modified_gmt":"2023-03-08T11:37:53","slug":"biovariance-express-pcr-labor-zwingt-tirschenreuther-inzidenz-in-die-knie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/biovariance.com\/de\/erkrankungen\/biovariance-express-pcr-labor-zwingt-tirschenreuther-inzidenz-in-die-knie\/","title":{"rendered":"BioVariance Express-PCR-Labor zwingt Tirschenreuther Inzidenz in die Knie"},"content":{"rendered":"
Binnen weniger Wochen errichtete die BioVariance GmbH im Februar 2021 im Geb\u00e4ude des ehemaligen Krankenhauses in Waldsassen ein neues Labor f\u00fcr PCR-Diagnostik. Mit diesem Verfahren werden seit der Inbetriebnahme dieses Labors t\u00e4glich bis zu 1000 Rachenabstriche und Gurgelproben auf eine SARS-CoV-2 Infektion untersucht. Das Besondere: Die Bearbeitung und Auswertung der Proben erfolgt im Regelfall in weniger als 3 Stunden nach Probenanlieferung! Eine schnelle Diagnostik ist essenziell, um Neuinfizierte unverz\u00fcglich unter Quarant\u00e4ne zu stellen und damit Neuansteckungen zu verhindern. In Zusammenarbeit mit dem BRK hat BioVariance damit einen bedeutenden Beitrag zum rasanten Abfall der Inzidenz im Landkreis Tirschenreuth im Fr\u00fchjahr 2021 leisten k\u00f6nnen.<\/p>\n
Aber wie kann BioVariance dieses hohe Tempo erreichen? Und wie funktioniert eigentlich die PCR-Diagnostik? Diese und weitere Informationen zum Workflow im BioVariance Labor erhaltet Ihr im Folgenden.<\/p>\n
qPCR-Verfahren im BioVariance Labor<\/h3>\n
Die Abk\u00fcrzung \u201eqPCR\u201c steht f\u00fcr \u201equantitative Polymerasekettenreaktion\u201c (engl.: quantitative polymerase chain reaction). SARS-CoV-2 z\u00e4hlt zu den sogenannten RNA-Viren, das hei\u00dft das Genom besteht aus RNA und nicht aus DNA wie bei Tieren oder Menschen. Anhand des Genoms kann ein Organismus zweifelsfrei identifiziert werden, was sich die PCR zunutze macht. Vor der eigentlichen PCR wird daher aus der Probe, die sowohl RNA in Form von potenziellen Viren als auch DNA in Form von menschlichen Zellen der Rachenschleimhaut enth\u00e4lt, die RNA isoliert und gereinigt. Diese RNA wird anschlie\u00dfend mithilfe des Enzyms Reverse Transkriptase in DNA umgewandelt, da in der PCR nur DNA eingesetzt werden kann.<\/p>\n
Danach beginnt die eigentliche PCR: Mithilfe des Enzyms Polymerase werden gezielt charakteristische Abschnitte der enthaltenen DNA vermehrt. Dieser Prozess nennt sich \u201eAmplifikation“. Im Labor der BioVariance trifft dies auf insgesamt 3 Zielsequenzen zu. 2 davon sind Abschnitte von Genen, die in SARS-CoV-2 zu finden sind: das RdRP-Gen und das E-Gen. Das RdRP-Gen kommt spezifisch nur in SARS-CoV-2-Viren vor, das E-Gen hingegen tritt allgemein in der Untergattung der Sarbecoviren<\/em> auf, wozu auch SARS-CoV-2 geh\u00f6rt. Der Nachweis des RdRP-Gens alleine w\u00e4re ausreichend, um die Probe als positiv zu identifizieren. BioVariance setzt jedoch bei der Erstellung eines positiven Befunds den Nachweis beider Virus-Gene voraus, um falsch-positive Ergebnisse zu verhindern. Die dritte Zielsequenz, das RNase-P-Gen, ist ein menschliches Gen und bei jedem Menschen gleicherma\u00dfen vorhanden. Es dient der laborinternen Kontrolle, um zu pr\u00fcfen, ob ausreichend Probenmaterial im Abstrich vorhanden ist, und um somit falsch-negative Ergebnisse zu verhindern.<\/p>\n
Auswertung des qPCR-Ergebnisses<\/h3>\nAbb. 1: PCR-Cycler mit laufendem PCR-Programm.<\/figcaption><\/figure>\n
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Doch wie kann man erkennen, ob eine Amplifikation der Ziel-Sequenzen stattfindet? W\u00e4hrend der PCR, die unter Verwendung eines speziellen PCR-Cyclers durchgef\u00fchrt wird (siehe Abb. 1), werden in die vermehrten DNA-Sequenzen Fluoreszenz-Markierungen eingebracht. F\u00fcr jede Zielsequenz wird dabei ein anderer Fluoreszenzfarbstoff verwendet. Je mehr DNA die Polymerase produziert, desto st\u00e4rker ist die Fluoreszenz der Probe in der Echtzeitmessung. Damit ein eindeutiges Testergebnis erstellt werden kann – egal ob positiv oder negativ -, muss in jedem Fall ein ausreichendes Fluoreszenzsignal des menschlichen RNase P-Gens vorliegen. Tritt zus\u00e4tzlich auch die Fluoreszenz der beiden Virus-Gene auf, ist der Test positiv. Als Ma\u00df f\u00fcr die Menge des vorhandenen Zielgens dient dabei der sogenannte Ct-Wert. Er beschreibt die Anzahl der DNA-Vermehrungsschritte, die n\u00f6tig sind, um das Fluoreszenzsignal eindeutig vom Hintergrundrauschen differenzieren und ein verl\u00e4ssliches Messsignal erzeugen zu k\u00f6nnen. Je niedriger der Ct-Wert, desto gr\u00f6\u00dfer ist die Menge des in der Probe vorliegenden Zielgens und damit an Viruspartikeln. Umgekehrt zeigt ein hoher Ct-Wert eine geringe Menge an Virusbestandteilen an. W\u00e4hrend der PCR steigt das Fluoreszenzsignal, bis es nach etwa einer Stunde ein Maximum erreicht und abflacht, da die zugegebenen Komponenten zur DNA-Vervielf\u00e4ltigung aufgebraucht wurden. So kommt der typische sigmoidale Kurvenverlauf der Fluoreszenz zustande (siehe Abb. 2).<\/p>\n
<\/p>\nAbb. 2: Sigmoidaler Kurvenverlauf einer positiven Probe.<\/figcaption><\/figure>\n
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Doch auch das beste Verfahren ist bestimmten Limitierungen unterworfen. Bei etwa 1 % der Proben kommt es vor, dass das PCR-Ergebnis nicht eindeutig ist, weil beispielsweise nur wenig Probenmaterial vorhanden ist oder das Fluoreszenzsignal der Virus-Gene grenzwertig niedrig ist. In diesen F\u00e4llen wird das PCR-Verfahren f\u00fcr diese Probe wiederholt, um ein eindeutiges Ergebnis zu erhalten.<\/p>\n
Identifizierung von Virus-Varianten<\/h3>\n
Das BioVariance Labor unterzieht zudem alle positiven Proben einer sogenannten Varianten-PCR-Analyse zur Identifizierung der jeweiligen SARS-CoV-2-Variante. Zielsequenzen sind dabei mehrere SARS-CoV-2-spezifische Genabschnitte, auf denen die bisher bekannten Mutationen liegen. Diese Analysen zeigten in den letzten Wochen, dass im Landkreis Tirschenreuth das urspr\u00fcngliche Virus, der sogenannte Wildtyp, weitestgehend von der erstmals in Gro\u00dfbritannien nachgewiesenen Virus-Variante B.1.1.7, heute auch \u201eAlpha\u201c genannt, abgel\u00f6st wurde. Zus\u00e4tzlich zur Varianten-PCR werden positive Proben auch zur weiteren Analyse an ein Partnerlabor von BioVariance verschickt, damit auch neue bisher unbekannte Virus-Varianten identifiziert werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
Screening der Schulen mittels gepoolter Gurgelproben<\/h3>\n
Seit Mai 2021 f\u00fchrt das BioVariance Labor zudem das Pooling-Verfahren durch, welches zun\u00e4chst im Rahmen einer Studie nur die Schulen des Landkreises Tirschenreuth einbezieht. Die Sch\u00fclerinnen und Sch\u00fcler m\u00fcssen dazu keinen Nasen- oder Rachenabstrich vornehmen lassen, sondern lediglich zuhause mit einer kleinen Menge Leitungswasser gurgeln. In der Schule werden diese Gurgel-Proben dann klassenweise \u201egepoolt\u201c, also in einem gemeinsamen Becher vereint (siehe Abb. 3). Pro Klasse wird somit nur eine PCR-Analyse durchgef\u00fchrt. Nur wenn ein Pool-Ergebnis positiv ist, werden die Gurgel-Proben der Sch\u00fclerinnen und Sch\u00fcler der betroffenen Klasse auch einzeln per PCR getestet. Dieser Prozess erm\u00f6glicht eine enorme Einsparung an Laborressourcen bei gleichbleibender Qualit\u00e4t der Ergebnisse.<\/p>\n
<\/p>\nAbb. 3: Gurgelproben einer Tirschenreuther Schule.<\/figcaption><\/figure>\n
Qualit\u00e4tssicherung im BioVariance Labor<\/h3>\n
Um die Qualit\u00e4t und die Sicherheit der PCR-Analysen zu gew\u00e4hrleisten, stellt sich BioVariance regelm\u00e4\u00dfig externen Evaluationen. Bei diesen Ringversuchen erh\u00e4lt das Labor mehrere unbekannte Proben von einer zentralen Stelle. Nur wenn all diese Proben korrekt als positiv oder negativ identifiziert werden, besteht das Labor die Pr\u00fcfung und erh\u00e4lt ein Zertifikat. Im Mai 2021 hat BioVariance die externe Evaluation der European Society for External Quality Assessment (ESfEQA) erneut erfolgreich bestanden.<\/p>\n
Au\u00dferdem werden die Proben im BioVariance Labor unter sterilen Bedingungen und nach strengen hygienischen Vorgaben bearbeitet, um eine Kontamination des Arbeitsplatzes und eine m\u00f6gliche Ansteckung der Mitarbeiter zu verhindern (siehe Abb. 4).<\/p>\n
<\/p>\nAbb. 4: Labor-Mitarbeiterin an einer Sicherheitswerkbank.<\/figcaption><\/figure>\n
Schnelligkeit der PCR-Diagnostik im BioVariance Labor<\/h3>\n
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