Lateral flow devices can fast-track rabies virus genomic surveillance

Tollwut ist eine erschreckende Krankheit, die infizierte Tiere und Menschen fast immer tötet, aber sie ist auch eine der wenigen viralen Krankheiten, die wir mit Impfstoffen vollständig stoppen können. Der Schlüssel zur Bekämpfung liegt darin, genau zu wissen, wohin das Virus wandert und wie es sich ausbreitet. Um dies zu erreichen, müssen Wissenschaftler den genetischen Code des Virus untersuchen, dessen einzigartige Bedienungsanleitung, die wie ein Fingerabdruck fungiert, um seinen Weg von einem Tier zum nächsten nachzuverfolgen. Das Sammeln dieser genetischen Fingerabdrücke ist in entlegenen Gebieten jedoch unglaublich schwierig. Normal in einem kranken Tier muss gefangen, sein Hirngewebe entnommen und dieses Gewebe auf Eis gekühlt werden, während es tagelang oder wochenlang zu einem hochtechnisierten Labor transportiert wird. In vielen Teilen der Welt schmilzt das Eis, das Gewebe verdirbt und die genetische Information geht verloren, bevor sie jemals einen Wissenschaftler erreicht. Diese Verzögerung bedeutet, dass die Daten eintreffen, wenn der Ausbruch bereits weitergezogen ist, wodurch die Behörden nicht schnell genug reagieren können, um Leben zu retten.

Ein Forscherteam aus den Philippinen und dem Vereinigten Königreich hat einen Weg gefunden, dieses logistische Albtraums zu umgehen, indem sie ein Werkzeug nutzen, das bereits in Feldkliniken vorhanden ist. Sie entdeckten, dass dieselben einfachen Kunststoffstreifen, die zur Diagnose von Tollwut vor Ort verwendet werden, auch als Behälter für das genetische Material des Virus dienen können. Diese als Lateral-Flow-Tests bekannten Streifen funktionieren wie ein Schwangerschaftstest: Eine kleine Probe aus Hirngewebe wird am Ende aufgetragen, und wenn das Virus vorhanden ist, erscheinen farbige Linien, die ein positives Ergebnis liefern. Die Forscher erkannten, dass das zurückgelassene Material auf dem Streifen, das normalerweise nach dem Test weggeworfen wird, immer noch genügend virale RNA für eine Sequenzierung enthält. Durch die Wiederverwendung dieser entsorgten Geräte können sie eine schnelle Diagnose direkt mit der genetischen Überwachung verknüpfen, ohne eine zweite Probe sammeln, diese gefroren halten oder darauf warten zu müssen, dass sie durch das Land transportiert wird.

Um diese Idee zu testen, arbeitete das Team in der Region MIMAROPA auf den Philippinen, einer Gruppe verstreuter Inseln, in denen Tollwut kürzlich wieder aufgetreten ist. Sie sammelten Hirngewebe von Hunderten von Tieren, hauptsächlich Hunden, und testeten sie mit den Schnelltests. Sie fanden heraus, dass diese Streifen unglaublich genau waren und das Virus in fast allen Fällen, in denen es vorhanden war, korrekt identifizierten, ohne jemals einen Fehlalarm auszulösen. Noch wichtiger war, dass sie die gebrauchten Streifen unter Bedingungen lagerten, die die heiße, feuchte Realität im Feld nachahmten, wobei sie die Streifen manchmal bei Raumtemperatur oder sogar unter wärmeren Bedingungen für bis zu drei Wochen lagerten. Als sie später das genetische Material aus diesen Streifen extrahierten, stellten sie fest, dass das Genom des Virus immer noch fast vollständig gelesen werden konnte. Die Streifen hielten den Bedingungen bemerkenswert gut stand und ermöglichten es den Wissenschaftlern, den vollständigen genetischen Code des Virus selbst nach der Lagerung über Wochen ohne Kühlung zu rekonstruieren.

Die Forscher verglichen diese Streifen mit einer anderen gängigen Methode zur Konservierung von Proben, bei der Gewebe in spezielle Karten getaucht wird, die darauf ausgelegt sind, genetisches Material zu trocknen und einzuschließen. Obwohl beide Methoden funktionierten, boten die Streifen einen deutlichen Vorteil, da sie keine zusätzlichen Schritte erforderten. Bei den Karten muss ein Mitarbeiter das Gewebe vorsichtig auftragen, warten, bis es getrocknet ist, und dann einen winzigen Kreis aus der Karte ausschneiden, um ihn an das Labor zu senden. Bei den Streifen ist der Test bereits abgeschlossen; sobald das Ergebnis abgelesen wurde, wird das Gerät einfach in einen Beutel versiegelt und abgeschickt. Die Studie zeigte, dass die Streifen in den ersten drei Wochen nach der Sammlung genetische Daten lieferten, die genauso nützlich waren wie frisches Gewebe oder die speziellen Karten. Nach diesem Zeitfenster begann die Qualität der genetischen Daten zu sinken, aber der Zeitraum von drei Wochen ist oft ausreichend, um Proben von einer abgelegenen Insel zu einem zentralen Labor zu transportieren.

Dieser Ansatz bedeutet nicht, dass die alten Testmethoden veraltet sind, noch dass er die Notwendigkeit von Expertenlaboratorien eliminiert. Die Schnellstreifen sind ein Screening-Werkzeug, und positive Ergebnisse müssen weiterhin durch einen Goldstandard-Test in einem Labor bestätigt werden. Dieser neue Arbeitsablauf beseitigt jedoch einen großen Engpass. In der Vergangenheit dauerte es im Durchschnitt zwölf Tage, bis Proben von diesen Inseln eine bestätigte Diagnose erhielten, und Monate, bis man an genetische Daten gelangte. Durch die Nutzung der Streifen sowohl als Test als auch als Probenbehälter konnte die Zeit zwischen dem Fang des Tieres und dem Erhalt der genetischen Daten drastisch verkürzt werden. Die Forscher fanden heraus, dass in ihrer Studie die Zeit von der Erstuntersuchung bis zum endgültigen genetischen Ergebnis signifikant sank, wobei die schnellsten Fälle in weniger als zwei Monaten sequenziert wurden.

Die Studie untersuchte auch, wie stark sich der genetische Code je nach Lagerung der Probe veränderte. Sie fanden heraus, dass die aus den Streifen gewonnenen genetischen Sequenzen nahezu identisch mit denen aus frischem Gewebe waren, mit nur winzigen, unbedeutenden Unterschieden, die die Fähigkeit zur Verfolgung des Virus nicht beeinflussten. Dies bedeutet, dass die von diesen entsorgten Streifen generierten Daten zuverlässig genug sind, um Wissenschaftlern genau zu sagen, welcher Tollwutstamm zirkuliert und woher er stammt. Das Team räumte ein, dass diese Methode am besten innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens funktioniert und dass die verwendeten Streifen eine bestimmte Marke waren, aber der Kernbefund ist robust: Das Abfallprodukt eines Diagnosetests kann zum wertvollsten Präparat für die Verfolgung eines tödlichen Virus werden.

Indem sie einen Einwegtest in einen dauerhaften Probenbehälter verwandeln, bietet diese Forschung eine praktische Lösung für Orte, an denen Kühlketten unzuverlässig und der Transport langsam ist. Sie ermöglicht es Gesundheitshelfern in abgelegenen Dörfern, zur globalen Überwachung beizutragen, ohne dass sie spezielle Ausrüstung oder Schulungen benötigen. Das Virus ist nach der Entdeckung nicht mehr nur eine Diagnose; es wird zu einem Datenpunkt, der sofort analysiert werden kann. Dieser einfache Wandel in der Handhabung von Proben könnte die Geschwindigkeit und Reichweite der Tollwutfenkämpfung transformieren und einen langsamen, reaktiven Prozess in eine schnelle, proaktive Verteidigung verwandeln, die mit dem Virus selbst Schritt hält.