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Suche nach den Virusgenen
Bei Covid-19 muss der Gentest einen kleinen Umweg machen.
Nachdem wir in der vergangenen Woche den neuen Covid-19-Antikörpertest erklärt haben, möchten wir nun den gentechnischen Covid-19-Test vorstellen, der bereits seit mehreren Monaten weltweit durchgeführt wird.
Man verwendet ihn für die Diagnostik einer floriden (»blühenden«) Covid-19-Erkrankung. Den Begriff floride benutzen Mediziner für Krankheiten in jenem Stadium, in dem die Krankheitssymptome deutlich ausgeprägt sind.
Wer den Artikel der letzten Woche aufmerksam gelesen hat, weiß, dass Antikörpertests die Immunantwort des Patienten aufdecken. Diese ist natürlich erst dann nachweisbar, wenn der Patient bereits eine Covid-19-Infektion durchlebt hat.
Das zweite Nachweisverfahren weist nun nicht die Immunantwort des Patienten auf das Virus nach, sondern das Virus selbst. Es wird also verwendet, wenn der Patient mit aller Wahrscheinlichkeit schon eine akute Infektion hat.
Zunächst: Was macht den gentechnischen Coronatest so speziell? Covid-19 ist, wie alle Coronaviren, ein RNA-Virus. RNA, ein Akronym für das englische Wort »Ribonucleic Acid«, zu Deutsch Ribonukleinsäure, ist ein Molekül, das der DNA (Desoxyribonucleic Acid), die bei Tieren und Pflanzen die Erbinformation speichert, ähnelt. Bei der RNA ist allerdings Uracil anstelle der Base Thymin eingebaut. Außerdem fehlt der DNA im Vergleich zur RNA ein Sauerstoffatom in den Zuckerbausteinen. Damit ein RNA-Virus überhaupt die »höheren« Zellen von Tier und Mensch mit ihrer DNA dazu bringen kann, neue Viren zu produzieren, muss das Virus seine RNA-Erbinformation zunächst in DNA übersetzen. Sonst würden die gefährlichen Virusgene nicht mit der »nichtsahnenden« Zell-DNA wechselwirken können.
Dieses entscheidende Kunststück macht ein Virusenzym, die sogenannte Reverse Transkriptase (RT). Dieses Enzym wurde 1970 von Howard Temin und David Baltimore in Krebsviren entdeckt. Für ihre Entdeckung erhielten beide 1975 den Nobelpreis für Medizin.
RNA-Viren bringen die RT zur Invasion als persönliche Waffe mit. RT ist quasi eine Dolmetscherin, welche die Sprache der »Okkupanten« so übersetzt, dass die menschlichen Zellen deren Informationen auch verstehen und damit ihren zerstörerischen Befehlen gehorchen können.
Dafür produziert die RT aus RNA, die im Falle der Coronaviren einsträngig vorliegt, doppelsträngige DNA, die sogenannte copy-DNA (cDNA). RT ist also Dolmetscherin und Baumeisterin zugleich, da sie aus RNA die cDNA erstellt und damit die Sprache der menschlichen Zellen spricht.
Zurück zum Test: In unserem Fall wird im Reagenzglas im Labor die Coronavirus-RNA, die man vorher durch einen Abstrich bei einem infizierten Patienten gewonnen hat, durch Reverse Transkriptase zu cDNA synthetisiert.
Hierfür benötigt sie einen Primer (Starter), ein kurzes DNA-Stück aus TTTTTT (sechs Thymin-Bausteinen), damit die RT »weiß«, wo sie starten soll. Und zum zweiten natürlich jede Menge DNA-Bausteine für die Synthese der cDNA.
Wohin nun im Labor mit den so erhaltenen DNA-Kopien? Sie werden im Anschluss in einer gigantischen zyklischen Reaktion, der Polymerase-Ketten-Reaktion (englisch Polymerase-Chain-Reaction, PCR) millionenfach identisch vervielfältigt: Aus einem DNA-Molekül entstehen erst zwei, dann vier, acht, 16, 32, 64, 128, 256 usw. weitere identische DNA-Moleküle.
In nur 20 solcher Zyklen, in denen die DNA kontrolliert erhitzt und abgekühlt wird, erhält man sage und schreibe eine Million gleicher DNA-Moleküle! Das dauert allerdings einige Stunden. Deshalb ist das ein Labor- und kein Schnelltest.
Warum man das macht? Damit man die winzig kleinen und eventuell geringen Virus-RNA-Mengen so vervielfältigt, dass sie später zuverlässig sichtbar gemacht werden können.
Zum Abschluss werden nämlich speziell im Labor konstruierte molekulare DNA-Sonden zugegeben. Diese sind mit Spürhunden auf dem Flughafen vergleichbar, die anschlagen, sobald sie eine Droge gefunden haben (in diesem Fall die Coronavirus-RNA-DNA-Hybride).
Das »Bellen« ist in diesem Fall jedoch ein Lichtsignal, die »Virus-DNA-Suchhunde« fluoreszieren bei Erfolg.
Finden sie genetisches Coronavirus-Material im millionenfach angereicherten DNA-Gemisch, beißen sie sich dort punktgenau fest: Die verdächtige Probe erglüht. Die unerfreuliche Gewissheit: »Virus-positiv«!
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