SARS-CoV-2-Nachweis per Massenspektrometer

Forschende um Lydia Kollhoff in der Arbeitsgruppe von Professor Dr. Andrea Sinz publizierten jetzt im Wissenschaftsjournal »Clinical Proteomics« eine neue Methode zum schnellen und hochspezifischen Nachweis von SARS-CoV-2-Infektionen. Das Verfahren nutzt die Matrix-unterstützte Laser-Desorptions/Ionisations-Flugzeit-Massenspektrometrie (MALDI-TOF-MS). Ein Vorteil dieser Methode besteht unter anderem darin, dass das anspruchsvolle Equipment in Form eines MALDI-TOF-Massenspektrometers in nahezu allen klinisch-analytischen Laboratorien vorhanden ist.

Der in Halle entwickelte Test tritt gegen die gut etablierte quantitative Polymerase-Kettenreaktion mit reverser Transkriptase (RT-qPCR) an. Allerdings sehen die Forschenden die von ihnen entwickelte Methode eher als Ergänzung denn als Konkurrenz zur RT-qPCR-Analytik. Bei einer sehr niedrigen Viruslast ist die RT-qPCR-Analytik wahrscheinlich empfindlicher. Demgegenüber ist die hier beschriebene massenspektrometische Methode viel schneller und flexibler.

»In akuten Phasen wäre die Methode eine ideale Ergänzung zur PCR, da wir sehr schnell viele Proben analysieren könnten. Schnelle und zuverlässige Ergebnisse könnten die Eindämmung von Ausbrüchen erleichtern«, erklärt Kollhoff in einer Pressemitteilung.

Um SARS-CoV-2 mit MALDI-TOF-MS nachzuweisen, werden im Rahmen der Probenvorbereitung die viralen Proteine auf dem Probenfilter proteolytisch fragmentiert und die virusspezifischen Peptide, die aus dem SARS-CoV-2-Nukleoprotein stammen, über magnetische Antikörperperlen angereichert. Anschließend werden die Peptide hoch empfindlich aus einem Probenaufnahmemedium von nur 8 attomol/µl nachgewiesen und charakterisiert.

Der Nachweis durch die MALDI-TOF-MS-Methode dauert nur wenigen Sekunden. Das ganze Verfahren vom Abstrich bis zum Ergebnis nimmt etwa zwei Stunden in Anspruch. Damit biete sich der MS-basierte Assay zusätzlich zur PCR für ein Hochdurchsatz-Screening von SARS-CoV-2 in Gesundheitseinrichtungen an, schreiben die Forschenden in ihrer Publikation.

Ein Vorteil gegenüber einer gängigen RT-qPCR besteht darin, dass sich durch die Bestimmung der Massen der Viruspeptide leicht SARS-CoV-2-Varianten identifizieren lassen. Konkret zeigten dies die Forschenden am Beispiel der Variante B.1.617.2 (Delta).

Das Team um Sinz konnte bereits im Juli 2020 zeigen, dass es grundsätzlich möglich ist, mit Massenspektroskopie SARS-CoV-2 nachzuweisen. Allerdings war die Methode damals noch deutlich zeitaufwendiger und erforderte sehr viel anspruchsvollere Analysegeräte.