DRKS - Deutsches Register Klinischer Studien

Studienakronym/Studienabkürzung

LIF-nCov-2019

Internetseite der Studie

Kein Eintrag

Allgemeinverständliche Kurzbeschreibung

Das Gesamtziel dieser Studie ist der spezifische Nachweis von SARS-CoV-2 in unter Routinebedingungen und gemäß Guidlines abgenommenen klinischen Probenmaterialien wie Nasopharyngealabstrichen, Sputen und bronchioalveolären Lavagen mittels ortsaufgelöster laser-induzierter Fluoreszenz-Spektroskopie (LIF) im tiefen UV-Bereich. Dieses Verfahren besitzt das Potential einer kostengünstigen, nutzerfreundlichen und raschen Analysemethode (<10 Minuten) ohne die Notwendigkeit chemischer Verbrauchsmaterialien. LIF-nCoV-2019 soll eine schnelle Diagnosestellung und Kohortenisolation bzw. Quarantäne von SARS-CoV-2 positiven Personen ermöglichen. Das soll eine bessere Kontrolle der SARS-CoV-2 Ausbreitung ermöglichen aber auch bei zukünftigen Pandemien eine schnelle und spezifische Methode der Viruserkennung noch vor der Etablierung spezifischer PCR- und Immunoassays darstellen. Die geplante Implementierung ist in Notfallstationen von Krankenhäusern oder Testzentren mit minimalem Schulungsaufwand und ohne den Einsatz einer Laborausrüstung oder von chemischer Verbrauchsmaterialien vorgesehen.

Wissenschaftliche Kurzbeschreibung

Die andauernde Pandemie von COVID-19 (Coronavirus-Krankheit, 2019), die durch die Atemwegsinfektion mit dem SARS-CoV-2 Virus (Schweres Erworbenes Respiratorisches Syndrom Coronavirus 2) verursacht wird, stellt eine globale Bedrohung für die öffentliche Gesundheit mit Millionen Infizierten und Hunderttausenden von Todesfällen dar. Die Fähigkeit SARS-CoV-2 in klinischen Proben mit einer schnellen, empfindlichen und spezifischen Methode nachzuweisen spielt eine Schlüsselrolle bei (1) der Kontrolle der lokalen aber auch globalen Ausbreitung des Virus durch eine rasche Einleitung infektionspräventiver Maßnahmen, (2) dem frühzeitigen Einsatz zielgerichtete Therapien bei infizierten symptomatischen Patienten und (3) einem besseren Verständnis der Pathogenese und Infektionsepidemiologie des neuen SARAS CoV-2 Erregers. Gängige Methoden zum Virusnachweis wie Viruskultur- oder Nukleinsäureamplifikation (RT-PCR) sind hochspezifisch und sensitiv (PCR). Im klinischen und infektionsepidemiologischen Alltag benötigen diese Techniken jedoch mehrere Stunden bis Tage. Rapid-Amplifikations-Systeme (PCR, isotherme Amplifikation), die den Nachweis von SARS-CoV-2 innerhalb von 30 bis 45 Minuten ermöglichen, drängen vermehrt auf den Markt, stehen aber aufgrund mangelnder Verfügbarkeit und hoher Kosten nur vereinzelten Institutionen zur Verfügung. Alternativmethoden mangelt es an Sensitivität (z.B. antigenbasierte diagnostische Tests) oder Spezifität (z.B. Elektronenmikroskopie). Trotz großer Fortschritte in der Virusdiagnostik besteht ein dringender Bedarf an robusten, sensitiven, spezifischen, benutzerfreundlichen, kostengünstigen und vor allem schnellen Nachweismethoden, da diese geeignet sind, die Virusausbreitung zu vermindern. In publizierten Studien konnte gezeigt werden, dass LIF im tiefen UV-Bereich den Nachweis biologischer Substanzen in komplexen natürlichen Proben ermöglicht (Bhartia et al. 2010, Eshelman et al. 2017). Wegen der Anwesenheit aromatischer Aminosäuren im Nukleokapsid sowie in Adhäsionsproteinen von Viren, die nach UV Bestrahlung eine virusspezifische, spektrale Signatur aufweisen, lässt sich diese Methode auch zum spezifischen Nachweis von Viren einsetzten (Herzog et al. 1977). Die tiefe UV-Fluoreszenz wurde von Bhartia et al. (2010) und Eshelman et al. (2017) erfolgreich angewandt, um auch Bakterien in komplexer natürlicher Umgebung zu differenzieren, wobei die Unterschiede in der Zusammensatzung mit aromatischen Aminosäuren, ihrer Häufigkeit und der Tertiärstruktur der dabei beteiligten Proteine zugeschrieben wurde. Bhartia et al. (2010) zeigten, dass selbst einzelne Bakterienzellen und Sporen in weit weniger als 1 Sekunde mittels LIF im tiefen UV-Bereich nachweisbar sind. Kürzlich bewiesen Hug et al. (2018), dass Bakterien mittels LIF im tiefen UV-Bereich klassifiziert werden können. Viren erscheinen aber besonders geeignet, da der Fluoreszenzquer-schnitt von Viren das 50- bis 100-fache des Querschnitts von Bakterienzellen und -sporen aufweist (YL Pan, 2015; Manninen et al., 2014). Der Fluoreszenzquerschnitt menschlicher Zellen ist bisher nicht publiziert, eigene Ergebnisse zeigen jedoch, dass er noch niedriger ist als der von Bakterienzel-len und -sporen. Tatsächlich demonstrierten Babichenko et al. (2018) und Gabbarini et al. (2019) die Möglichkeit, Viren in einfacher Umgebung mittels LIF im tiefen UV-Bereich zu differenzieren. Die oben genannten Studien deuten darauf hin, dass eine räumlich aufgelöste tiefe UV-LIF die Detektion und Differenzierung von Viren in einem Nasenrachenabstrich mit Viruskonzentrationen bis hinunter zu 10E3/ml oder weniger Viren ermöglichen sollte