Suppressing Primer-Driven Nonspecific Amplification in LAMP Using TrueLAMP

Der Nachweis von genetischem Material von Viren und Bakterien ist ein Eckpfeiler der modernen Medizin, der es Ärzten ermöglicht, Infektionen schnell und genau zu identifizieren. Eine leistungsstarke Methode hierfür ist die Loop-mediated Isothermal Amplification, auch bekannt als LAMP. Im Gegensatz zu älteren Techniken, die komplexe Maschinen erfordern, um Proben wiederholt zu erhitzen und abzukühlen, arbeitet LAMP bei einer einzigen, konstanten Temperatur, was es ermöglicht, Tests in einfachen Umgebungen mit grundlegender Ausrüstung durchzuführen. Der Prozess verwendet kurze DNA-Stränge, sogenannte Primer, um eine spezifische Gensequenz zu finden und zu kopieren, wobei eine winzige Menge des Zielmaterials in eine massive Menge verwandelt wird, die leicht sichtbar gemacht werden kann. Diese Geschwindigkeit und Einfachheit bringen jedoch ein Risiko mit sich: Die Primer können sich manchmal an den falschen Stellen festsetzen oder von selbst verklumpen, wodurch DNA-Kopien entstehen, selbst wenn das Zielvirus oder das Zielbakterium nicht vorhanden ist. Diese Fehlalarme, bekannt als unspezifische Amplifikation, können zu Fehldiagnosen führen und die Zuverlässigkeit des Tests untergraben.

Um dieses Problem zu lösen, entwickelten Forscher eine neue Formulierung namens TrueLAMP. Dieser Ansatz fügt der Standard-LAMP-Mischung einen spezifischen Inhibitor hinzu, eine Substanz, die darauf ausgelegt ist, die Primer daran zu hindern, zu wirken, wenn kein Ziel vorhanden ist, während sie dennoch perfekt funktionieren, sobald das Ziel da ist. In ihrer Studie testete das Team diese neue Mischung umfassend. Sie führten fünfundsechzig Tests durch, bei denen überhaupt kein genetisches Material hinzugefügt wurde – sogenannte No-Template-Kontrollen – und jeder einzelne von ihnen blieb negativ. Dieses Ergebnis zeigt, dass der Inhibitor die Fehlalarme, die die Standardmethode oft plagen, erfolgreich verhindert hat. Als sie das System unter Verwendung eines Modells auf Basis des SARS-CoV-2-Virus und eines spezifischen Satzes von Primern testeten, war TrueLAMP in der Lage, so wenig wie 250 Kopien des genetischen Ziels in einer einzelnen Reaktion zu detektieren, mit einer hohen Erfolgswahrscheinlichkeit.

Über die Genauigkeit hinaus bietet die neue Methode praktische Vorteile für die Ablesung des Tests. Bei vielen Schnelltests kann der Farbumschlag, der ein positives Ergebnis anzeigt, verblassen oder sich verschieben, wenn der Beobachter zu lange wartet, was ein präzises und zeitkritisches Ablesen erfordert. Mit TrueLAMP bleibt die Farbe am Ende der Reaktion lange Zeit stabil, was den Anwendern ein viel größeres Zeitfenster gibt, um die Ergebnisse zu prüfen, ohne den richtigen Moment verpassen zu müssen. Die Forscher bestätigten zudem, dass der Test keine teuren, spezialisierten Instrumente benötigt, um zu funktionieren. Sie führten die Reaktionen erfolgreich mit gängigen Erwärmungswerkzeugen durch, die an vielen Orten zu finden sind, einschließlich eines handelsüblichen Küchen-Heißluftofens, eines einfachen Wasserbads und sogar eines temperaturgesteuerten Smart Mugs. Um sicherzustellen, dass die Ergebnisse nicht auf ein einzelnes Labor oder eine einzige Art von genetischem Ziel beschränkt waren, wiederholten unabhängige Teams in zwei anderen Laboren die Tests unter Verwendung anderer genetischer Sequenzen, einschließlich DNA aus anderen Quellen. Diese externen Evaluierungen bestätigten, dass der Inhibitor konsistent die unspezifische Amplifikation stoppte, während er gleichzeitig die Detektion der beabsichtigten Ziele ermöglichte. Zusammen zeigen diese Ergebnisse, dass TrueLAMP eine unkomplizierte Möglichkeit bietet, die isotherme Testung zuverlässiger zu machen, indem es den Arbeitsablauf einfach hält und gleichzeitig die Chance auf falsch-positive Ergebnisse signifikant reduziert.