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Into the Future with Metrology - The Challenges of Medical Technology

Coronavirus-Referenzmessverfahren

Digitale PCR für den Nachweis von SARS-CoV-2

PTBnews 1.2021
07.01.2021
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Erstmals wurde die digitale Tröpfchen-PCR in internationalen Vergleichsmessungen zur Qualitätssicherung von SARS-CoV-2-Tests und dabei insbesondere zur Quantifizierung der RNA-Konzentration erfolgreich eingesetzt.

Multipipette beim Befüllen einer Multiwell-Platte (großes Bild) und Schema der Digitalisierung von Nukleinsäurefragmenten bei der digitalen Tröpfchen-Polymerasekettenreaktion (ddPCR)(kleines Bild). Digitalisierung bedeutet dabei, dass jedem gefundenen Virus-RNA-Fragment der Wert 1 zugewiesen wird.

Die SARS-CoV-2-Pandemie hat gezeigt, dass laboratoriumsmedizinische Tests zum Nachweis der Infektion eine immense Bedeutung haben. Der Begriff PCR ist seitdem für viele Menschen ein Begriff. Die Testverfahren beruhen auf dem Nachweis viraler RNA mithilfe von PCR-Methoden (PCR: Polymerase Chain Reaction). Dabei werden bestimmte Sequenzen des viralen Genoms hochspezifisch mittels der Polymerase- Kettenreaktion vervielfältigt, bis sie nachgewiesen werden können. Ein positives Ergebnis kommt dabei nur dann zustande, wenn die gesuchte virale RNA tatsächlich vorhanden ist.

Für die Tests sind insbesondere Kenntnisse über die Zuverlässigkeit, Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit der Testergebnisse enorm wichtig. Zur Sicherung der Qualität und Vergleichbarkeit der Testergebnisse entwickelt die PTB u. a. Referenzmessverfahren für den Virusgenomnachweis von SARSCoV- 2. Der Beitrag, der damit geleistet werden kann, wurde jetzt im Rahmen internationaler Vergleichsmessungen zwischen medizinischen Laboratorien untersucht. An den Vergleichen, die von der Gesellschaft zur Förderung der Qualitätssicherung medizinischer Laboratorien e. V. (INSTAND e. V.) in Zusammenarbeit mit dem Konsiliarlaboratorium für Coronaviren des Instituts für Virologie der Charité durchgeführt wurde, waren insgesamt mehr als 1000 medizinische Laboratorien beteiligt, darunter Labore der PTB sowie des NIST (USA) und des LGC-NML (UK).

Mit den von diesen drei nationalen Metrologieinstuten entwickelten Messverfahren wurden den verschickten Kontrollproben mit verschiedenen RNAKonzentrationen erstmals zuverlässige und genaue Zielwerte zugewiesen. Dafür wurde eine neue und innovative Technik eingesetzt: die tröpfchenbasierte digitale PCR (ddPCR). Dabei wird die zu analysierende Probe mittels einer Öl-Wasser- Emulsion auf bis zu 20 000 Tröpfchen aufgeteilt. In jedem davon wird der entsprechende Genomabschnitt vervielfältigt und analysiert. Auf diese Weise können auch sehr kleine Menge viraler RNA zuverlässig nachgewiesen und quantifiziert werden.

Mit der Entwicklung eines ddPCRReferenzmessverfahrens leistet die PTB einen wichtigen Beitrag zur Sicherung von Qualität und Vergleichbarkeit der Messergebnisse sowie zur Bewertung der eingesetzten Testverfahren.

Ansprechpartner

Rainer Macdonald
Fachbereich 8.3
Biomedizinische Optik
Telefon: (030) 3481-7542
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