Das musst du wissen
- Die künstliche Herstellung von Viren im Labor ist schwierig, da diese dafür oft zu instabil sind.
- Eine Forschungsgruppe aus Bern hat dennoch eine Methode entwickelt, um Sars-CoV-2 zu klonen.
- Dafür haben sie ein neues System entwickelt, das Hefe nutzt und es erlaubt, Viren schnell und einfach zu klonen.
Um ein Virus zu erforschen, braucht man infektiöse Exemplare davon. Im Fall von Sars-CoV-2 bedeutet das: Um im Labor experimentieren zu können, brauchen Forschende Coronaviren, die menschliche Zellen befallen können. Aus Patientenproben sind solche Viren allerdings schwierig zu erhalten. Sie müssen von der Probenentnahme bis zum Einsatz im Labor mehrere Schritte der Aufarbeitung und den Transport überstehen. Das birgt ein Risiko, denn die Viren sind auf Dauer nicht stabil. Es braucht deshalb künstlich hergestellte Viren. Klassischerweise nutzen Forschende für das Klonen von Viren das Bakterium E. Coli, aber vor allem bei grossen Viren wie Sars-CoV-2 stösst diese Technik schnell an ihre Grenzen. Viren zu Klonen ist deshalb aufwändig und teuer.
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Bis jetzt. Forschende der Universität Bern haben es nämlich geschafft, den Klonungsprozess, der sonst mehrere Monate dauern kann, zu vereinfachen und massiv zu beschleunigen: Sie schafften es, in nur einer Woche Sars-CoV-2 zu klonen. Massenweise verschicken sie diese Klone nun von Bern aus in alle Welt – um die Forschung an Medikamenten oder Impfstoffen zu ermöglichen. «Pro Woche verschicken wir momentan vier bis fünf Pakete mit unseren Virusklonen in die ganze Welt», sagt Volker Thiel, Professor an der Universität Bern. Sowohl Firmen als auch universitäre Forschungsgruppen weltweit nutzen nun die synthetischen Viren aus der Schweiz. Wie ist den Berner Forschenden dieser Streich gelungen? Das verraten sie im Fachmagazin Nature.
Science-Check ✓
Studie: Rapid reconstruction of SARS-CoV-2 using a synthetic genomics platformKommentarDies ist ein Kommentar der Autorin / des AutorsDie Proof-of-Concept-Studie konnte zeigen, dass neben Sars-Cov-2 auch andere Viren mit der neuen Methode synthetisch hergestellt werden können, die sonst nur schwierig zu handhaben sind. Das System wurde sowohl mit bekannten als auch wenig erforschten Viren getestet. Bereits jetzt ist das System Grundlage für viele andere Forschungsvorhaben vor allem im Bezug auf Sars-CoV-2. Dass die Methode funktioniert, ist also bewiesen. Ob das System für alle Viren funktioniert, bei denen die Vervielfältigung im Labor bisher ein Problem darstellte, muss noch gezeigt werden.Mehr Infos zu dieser Studie...Das Neue an der Methode ist der Einsatz von Hefe beim Klonen von Viren. «Die Hefe-Technik ist eigentlich von der genetischen Modifikation von Bakterien bekannt. Nun haben wir Hefe aber genutzt, um Bruchstücke eines Virusgenoms zusammenzusetzen», sagt Forscher Thiel.
Die verwendeten Bruchstücke sind aus künstlicher DNA, die nach dem Vorbild des Virenerbguts von Sars-CoV-2 im Labor hergestellt wurde. Diese Stücke brachten die Forschenden in Hefezellen ein. Die Hefezellen setzten die DNA-Stücke dann zu einem Ganzen künstlichen Chromosom mit dem vollständigen Virusbauplan zusammen. Das künstliche Virus-DNA-Chromosom wurde dann von einem Enzym in RNA übersetzt, also in die Erbgutform, die das neue Coronavirus in der Natur besitzt. Fertig war das künstlich hergestellte Virusgenom. Um nun geklonte Viren herzustellen, schleusten die Forschenden diese RNA im Labor in Nierenzellen von Hamstern ein. Diese Zellen stellten dann unzählige Viruskopien, also Klone, her.
Und die künstlichen Sars-CoV-2-Viren haben zusätzlich einen Vorteil: Da die Forschenden vollständig künstliche DNA nutzen, ist es relativ einfach, das Virus genetisch zu verändern. Das erleichtert es, das Virus für Medikamententests zu verwenden. Die Forschenden haben so zum Beispiel bereits ein Coronavirus erzeugt, das grün leuchtet, so lange es Zellen infizieren kann. Sobald es durch Antikörper oder Medikamente gehemmt oder zerstört wird, erlischt es. Das macht die Arbeit im Labor sehr viel einfacher.
Die Forschenden hoffen nun, in Zukunft auch Viren erzeugen zu können, die viel weniger infektiös sind, aber trotzdem eine Immunantwort im Körper hervorrufen. Diese könnten dann für eine Impfung genutzt werden.
