Wie funktioniert eigentlich so ein Corona-Test?

Schülerinnen und Schüler lernen im Labor Stammzellenforschung und Covid-19 Nachweis kennen

Zum zwölften Mal fand im März der weltweite UniStem Day statt, an dem sich über 100 Universitäten und Forschungsinstitute aus 13 Ländern auf drei Kontinenten beteiligt haben. Mit dabei war auch die Universität Witten/Herdecke. Gemeinsam mit seinem Team ermöglichte Prof. Dr. Thomas Dittmar Schülerinnen und Schülern Labormethoden, wie sie in der Stammzellforschung, aber auch beim Covid-19 Nachweis Anwendung finden, selbst durchzuführen.

Prof. Dittmar berichtet im Interview, warum praktische Laborarbeit für angehende Wissenschaftlerinnen wichtig ist und erklärt, wie ein Covid-19 Nachweis genau funktioniert.

Beim UniStem Day erlernten Schüler*innen Labormethoden aus der Stammzellforschung und zum Covid-19-Nachweis. Was genau wurde da gelehrt und gelernt?

Die Schülerinnen und Schüler hatten die Gelegenheit, die Technik der Zellkultur, der PCR (Polymerase Chain Reaction/ Polymerase-Kettenreaktion) und der DNA-Gelelektrophorese selbstständig durchführen zu können. Zwar werden PCR und DNA- Gelelektrophorese in der Schule besprochen; jedoch nur theoretisch, da die entsprechenden räumlichen und apparativen Kapazitäten in den Schulen in der Regel nicht vorhanden sind. Dies betrifft zum einen die Gerätschaften, aber eben auch die Verbrauchsmaterialien, die benötigt werden. Das ist im Prinzip so wie beim Backen. Was nützt mir ein teurer Backofen, wenn ich kein Geld habe, um mir Mehl, etc. zu kaufen. Dies alles kostet nun einmal Geld und genau daran hapert es an vielen Schulen. Aus diesem Grund sind sie dankbar, dass es diese Angebote gibt.

Wie genau muss man sich die praktische Arbeit vorstellen?

Letztlich ging es darum, dass die Schülerinnen und Schüler selbst die Gelegenheit hatten, im Labor praktisch zu arbeiten, d.h., eine Pipette in der Hand zu halten, um zu pipettieren, um zu sehen, mit welch kleinen Mengen/Volumina teilweise gearbeitet wird bzw. um auch einen Eindruck vom zeitlichen Aufwand zu bekommen, wie lange bestimmte Methoden dauern. Auch dies ist ähnlich wie beim Backen: ich muss erst den Teig zubereiten, der dann noch für eine bestimmte Zeit gebacken werden muss. Wir legen wir sehr viel Wert darauf, dass wirklichalle Schülerinnen und Schüler praktisch arbeiten können und die Erfahrung zeigt, dass wir damit sehr gut fahren. Das Feedback, das wir bekommen, ist immer positiv und der Tag bleibt immer in nachhaltiger in Erinnerung.

Wie lässt sich Covid-19 im Labor nachweisen? Wie funktioniert das genau?

Covid-19 lässt sich mittels der RT-PCR Methode nachweisen, der „Reverse Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion-Methode“. Coronaviren zählen zu den sogenannten RNA-Viren, deren Erbinformation in Form von RNA vorliegt und nicht als DNA, wie z.B. bei uns Menschen. Um Covid-19 nachweisen zu können, wird zunächst ein Abstrich im Nasen-Rachen-Raum gemacht. Die in diesem Abstrich enthaltenen Viren werden dann aufgeschlossen und die virale RNA wird dann mit Hilfe des Enzyms „Reverse Transkriptase“ in DNA umgeschrieben. Bestimmte Bereiche der so gewonnene „Virus-DNA“, die hochspezifisch für Covid-19 sind, werden dann mittels Polymerase-Kettenreaktion vervielfältigt und so sichtbar gemacht. Bei jeder Reaktion kommt es zu einer Verdopplung der DNA: aus 1 mach 2, aus 2 mach 4, aus 4 mach 8, usw. Das ist vergleichbar mit dem „Reiskorn auf dem Schachbrett“. Der Vorteil der PCR ist, dass man nur sehr wenig Ausgangsmaterial benötigt, um einen Nachweis führen zu können. Aus diesem Grund wird diese Methode auch in der Kriminalistik zur Überführung von Tätern („DNA-Abgleich, genetischer Fingerabdruck“) verwendet.

Ist das eigentlich sehr aufwändig? Mit hohen Kosten verbunden?

Der Test an sich ist nicht sehr aufwändig. Es wird ein Abstrich gemacht, der dann ins Labor geschickt wird. Beim Abstrich ist zu beachten, dass dieser an den richtigen Stellen im Nasen-Rachen-Raum abgenommen wird. Die Aufarbeitung der Virusprobe, die reverse Transkription sowie die PCR erfolgen dann weitestgehend automatisiert. Die Kosten werden von den Krankenkassen getragen und liegen aktuell bei 59€.

Kann das jeder Hausarzt oder müssen das irgendwelche Speziallabore machen?

Den Abstrich kann jeder Hausarzt machen. Die anschließende Diagnostik wird dann in zertifizierten Laboren durchgeführt, da diese über die entsprechende Technologie verfügen, d.h., über die entsprechenden Großgeräte sowie das Personal, dass diese bedienen kann.

Wie kann man junge Menschen für ein solches Thema begeistern? Ist da viel Überzeugungsarbeit notwendig oder ein gewisses Grundinteresse da?

Ein gewisses naturwissenschaftliches und medizinisches Interesse sollte natürlich vorliegen bzw. ist von Vorteil. Der UniStem Day richtet sich daher in erster Linie an Biologie-Leistungskurse (Q1/Q2). Zum einen, weil dort die oben genannten Methoden zuvor theoretisch besprochen worden sind und zum anderen, weil ein entsprechendes Interesse vorhanden ist. Auch, weil einige sich zu diesem Zeitpunkt schon darüber im Klaren sind, dass sie etwas in dieser Richtung später beruflich machen wollen, z.B. Biologie, Biochemie oder Medizin studieren wollen.

Welchen Eindruck hatten die Schüler*innen von der UW/H?  

Das Feedback, das wir bekommen, ist stets positiv. Für die Schülerinnen und Schüler ist dieser Tag ein echtes Highlight, der ihnen nachhaltig in Erinnerung bleiben wird. Viele nutzen diese Gelegenheit auch für ein Gespräch mit meinen Mitarbeitenden und Studierenden, die bei mir im Institut an ihrer experimentellen Doktorarbeit forschen, um so aus erster Hand Informationen über ein mögliches späteres Studium der Biologie, Biochemie oder Humanmedizin, zum Beispiel an der Uni Witten/Herdecke, zu bekommen.

 

 

Über den Autor

Malte Langer ist an der Universität Witten/Herdecke Referent für Kommunikation & Marketing.

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