Japanische Methode zum Nachweis neuer Corona-Virus-Mutationen

Die Osaka University und die Hokkaido University in Japan haben ein System entwickelt, mit dem genetische Mutationen des neuartigen Coronavirus viel schneller entdecken können. Die Analyse dauert auf herkömmliche Weise deutlich länger.

Die Forscher hoffen, dass das System die Entwicklung neuartiger Therapeutika und vorbeugender Maßnahmen für COVID-19 beschleunigen wird. Nach Angaben der Johns Hopkins University hat das Virus Ende April weltweit mehr als 3,10 Millionen Menschen das Leben gekostet.

Was bring die neue Methode der Virus-Analyse?

Mithilfe der Polymerasekettenreaktion (polymerase chain reaction - PCR), einer Technik zur Vermehrung kleiner DNA-Segmente, gelang es den Forschern, einen einfachen und effizienten Weg zu finden, um infektiöse Klone von SARS-CoV-2, für die Analyse zu erzeugen.

In der Stude wurde eine PCR-basierte, bakterienfreie Methode zur Erzeugung von SARS-CoV-2-infektiösen Klonen etabliert. Die Konstruktion infektiöser Klone und mutierter Viren könnte in zwei einfachen Schritten abgeschlossen werden: Einführung von Reportergenen oder Mutationen in die gewünschten DNA-Fragmente (5.000 Basenpaare) durch PCR und Zusammenbau der DNA-Fragmente durch Polymerase-Verlängerungsreaktion (circular polymerase extension reaction - CPER).

Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden im April 2021 im Wissenschaftsjournal Cell Reports veröffentlicht. Da Coronaviren ein großes Genom haben, sind herkömmliche Methoden zur Untersuchung von Mutationen kompliziert und zeitaufwändig und dauern in der Regel einige Monate.

Der Ansatz der Forschungsgruppe verkürzte sie jedoch nach Angaben der Universitäten in West- und Nordjapan auf zwei Wochen. Shiho Torii ist der Hauptautor der Studie und fasste die Ergebnisse wie folgt zusammen:

"Mit dieser Methode können wir die biologischen Merkmale von Mutationen im SARS-CoV-2 schnell untersuchen."

Ein Gremium des Ministeriums für Gesundheit, Arbeit und Soziales gab Ende April an, dass hoch ansteckende Coronavirus-Varianten mit charakteristischen Mutationen dabei sind, in den Präfekturen Osaka und Hyogo in Westjapan führend zu werden. Die Verbreitung würde sich auch in Tokio beschleunigen.

Erkennung der Coronavirus-Mutationen in Deutschland

In Deutschland werden Corona-Virus Proben, welche genauer untersucht werden sollen, zunächst eine PCR-Mutationsanalyse unterzogen. Bei der schnellen und kostengünstigen Variante wird eine klinisch relevante Mutation N501Y und die Gendeletion H69/V70 untersucht. Die beiden Mermale sind charakteristisch für die britische Mutation.

Auffällige Virusvarianten, die nicht der britischen Mutation zugeordnet werden können, werden durch eine Gesamtgenomsequenzierung zugeführt. Das gesamte Genom der Virusprobe wird dabei durch die Next Generation Sequencing (NGS) analysiert. Dieser Vorgang ist kostenintensiv und zeitaufwendig. Ein Ergebnis kann laut MVZ Labor Ravensburg nach etwa einer Wocher ausgegeben werden.

Bedeutung der Mutationen für Japan

Ihre Entstehung hat in der Öffentlichkeit Fragen aufgeworfen, was die Mutationen wirklich bedeuten und ob sie die Wirksamkeit bestehender Impfstoffe beeinträchtigen könnten. Studien deuten darauf hin, dass ein vom US-amerikanischen Pharmakonzern Pfizer Inc. und seinem deutschen Partner BioNTech SE entwickelter Impfstoff, gegen Mutationen ebenfalls Wirksam ist. Das bezieht auch die stärker übertragbareren B.1.1.7 Mutationen, bekannt als Großbritannien Variante, mit ein.

In Japan ist Pfizer bisher der einzige zugelassene COVID-19-Impfstoff, der gegen Coronavirus-Varianten wirksam ist. Um die Funktion jeder Mutation in den Genen der Virusvarianten zu verstehen, ist es nach Ansicht der Forscher wichtig, mit jeder Mutation ein rekombinantes Virus zu erzeugen. Die biologischen Merkmale im Vergleich zum Elternvirus sollen dadurch untersucht werden.

Das bakterienfreie System auf PCR-Basis ermöglicht es Forschern, die biologischen Merkmale von rekombinanten Viren mit Mutationen schnell zu untersuchen. Die Merkmale wurden durch die Methode einer zirkulären Polymerase-Verlängerungsreaktion (CPER) im Vergleich zum Elternvirus schnell hinzugefügt.

Das Forschungsteam hat hohe Erwartungen an die CPER-Methode, da sie sogar ein rekombinantes Virus erzeugen könnte, das keine Krankheit verursachen kann, was zur Entwicklung eines sicheren und wirksamen Impfstoffs sowie antiviraler Medikamente beitragen kann.