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DNA-Netze fangen Sars-CoV-2 zum Nachweis und zur Hemmung ein

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Ein Team an der University of Illinois in Urbana-Champaign hat ein DNA-Netzsystem entwickelt, das Sars-CoV-2 umschlingen und an das berüchtigte Spike-Protein binden kann. Die Netze enthalten Aptamere, die das Spike-Protein binden und ein intensives Fluoreszenzsignal aussenden, sobald sie an das Protein gebunden sind. Dieses Signal kann leicht mit einem Handfluorimeter gemessen werden

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Die Technologie bietet eine schnelle und genaue Möglichkeit, das Vorhandensein des Virus zu testen, und die Forscher berichten, dass sie eine ähnliche Empfindlichkeit wie der derzeitige Goldstandard-Test, die PCR, aufweist. Die Technologie ist jedoch nicht nur für die Diagnose gedacht. Die Netze können das Virus binden und außer Gefecht setzen, was darauf hindeutet, dass sie auch therapeutisch eingesetzt werden könnten.

Die Pandemie mag zwar abklingen, aber die Gefahr neuer Varianten ist immer gegeben. Da niemand weiß, wann die nächste Pandemie ausbricht, werden uns die Technologien, die wir jetzt entwickeln, zweifellos helfen, wenn neue Viren auftauchen. Diese neueste Technologie könnte genau das tun, und sie hat das Potenzial, sowohl diagnostisch als auch therapeutisch eingesetzt zu werden.

"Diese Plattform kombiniert die Empfindlichkeit der PCR mit der Schnelligkeit und den geringen Kosten von Antigentests", sagt Xing Wang, einer der Entwickler. "Wir brauchen Tests wie diesen aus mehreren Gründen. Zum einen, um uns auf die nächste Pandemie vorzubereiten. Der andere Grund ist die Verfolgung laufender Virusepidemien - nicht nur von Coronaviren, sondern auch von anderen tödlichen und wirtschaftlich bedeutenden Viren wie HIV oder Influenza."

Die von den Forschern entwickelten DNA-Netze können schnell und kostengünstig den Nachweis von Sars-CoV-2 ermöglichen. Das System besteht darin, dass der Benutzer eine Patientenprobe mit den DNA-Netzen vermischt und dann mit einem tragbaren Fluorimeter nachweist, ob die vorhandenen Aptamere an das virale Spike-Protein gebunden haben.

"Gleich zu Beginn der Pandemie hatte ich die Idee, eine Plattform zum Testen, aber auch zur Hemmung zu entwickeln", so Wang. "Viele andere Gruppen, die an Hemmstoffen arbeiten, versuchen, das gesamte Virus oder die Teile des Virus, die Zugang zu Antikörpern bieten, zu umhüllen. Das ist nicht gut, denn man will ja, dass der Körper Antikörper bildet. Mit den hohlen DNA-Netzstrukturen können die Antikörper immer noch zum Virus gelangen

Das System eignet sich für den Einsatz vor Ort, da es keine spezielle Ausrüstung erfordert und mit einem Preis von etwa 1,26 Dollar pro Test relativ preiswert ist. Die Technologie kann auch leicht für den Nachweis anderer Viren angepasst werden.

"Ein weiterer Vorteil dieser Maßnahme ist, dass wir das gesamte Virus, das noch infektiös ist, nachweisen und es von Fragmenten unterscheiden können, die möglicherweise nicht mehr infektiös sind", so Wang. "Dies gibt nicht nur Patienten und Ärzten ein besseres Verständnis dafür, ob sie infektiös sind, sondern könnte auch die Modellierung auf Gemeindeebene und die Verfolgung aktiver Ausbrüche, z. B. durch Abwässer, erheblich verbessern."

Studie im Journal of the American Chemical Society: Netzförmige DNA-Nanostrukturen für den schnellen/empfindlichen Nachweis und die potenzielle Hemmung des SARS-CoV-2-Virus

Über: Universität von Illinois