Aerosolgetragene Viren – Produktion, Capturing und Analyse

Herausforderung: Workflow zur Untersuchung aerosolgetragener Viren

Die SARS-CoV-2-Pandemie hat große Wissenslücken bei der Analyse von aerosolübertragenen Viren aufgedeckt. Diese betreffen grundlegende Fragen ihrer Ausbreitung in geschlossenen Räumen, aber auch der Wirksamkeit möglicher Präventions- und Inaktivierungsmaßnahmen – von Schutzmasken bis zu Luftfiltern und Inaktivierungsverfahren mit Luftreinigern. Das Innovationsfeld Virus-basierte Technologien hat einen umfassenden und anpassungsfähigen Workflow entwickelt, um diese Fragen zu beantworten.

Modellsysteme mit »harmlosen« Viren

Um ein Testsystem zu etablieren, kamen mehrere Viren als Surrogate für SARS-CoV-2 in Frage. Die Wahl fiel auf den Bakteriophagen Phi6, der mit seiner Virusmembran und seinem RNA-Genom Sars-CoV-2 morphologisch ähnelt, aber weder für Tiere noch für den Menschen schädlich ist. Um Phi6 zu vermehren, wurden spezifische Wirtsbakterien infiziert. Zur möglichst effizienten Produktion einer großen Menge an Phi6, wie sie für die Testung erforderlich ist, konnten wir einen skalierten Produktionsprozess auf Basis einer Flüssigkultur etablieren. Ebenso setzen wir das humane Coronavirus 229E (HCoV-229E), ein häufiges und weit verbreitetes Erkältungsvirus, als Surrogatvirus ein.

Virusaktivitätstest zum Nachweis infektiöser Viren

Um das Vorhandensein und/oder die Infektiosität von Surrogatviren zu erfassen, wurden Nachweismethoden für aktive, infektiöse Virenpartikel sowie für die gesamte virale Genomzahl etabliert. Die Bestimmung der Virusaktivität erfolgt mit einem Phagen-Plaque-Assay. Dabei bilden aktive Surrogatviren auf einem Bakterienrasen lytische Höfe (sogenannte Plaques), die mit der Anzahl infektiöser Viruspartikel korrelieren. Darüber hinaus haben wir eine Phi6-spezifische RT-qPCR etabliert, die alle Viruspartikel, ob aktiv oder inaktiv, auf Basis der viralen Genome erfasst und sowohl als Referenz für den Grad der Inaktivierung als auch der Virusabreicherung dient.

Aerosolisierungskammer als geschlossene Testumgebung

Eine eigens entwickelte Aerosolisierungskammer erlaubt die geschlossene Produktion und Analyse von Surrogat- sowie infektiösen aerosolübertragenen Viren. Zur Aerosolisierung formulieren wir die Viren in einem geeigneten Medium und füllen sie in einen an die Kammer angeschlossenen Aerosolgenerator. Zur Probenahme der aerosolisierten Viren wurde ein Verfahren unter Verwendung von Swabs entwickelt. Dies ermöglicht es, Viren einzufangen und sie mittels der etablierten Nachweismethoden hinsichtlich ihrer Aktivität und Gesamtzahl zu charakterisieren.

Mit diesen Werkzeugen steht uns ein umfassender und flexibler Workflow für alle Fragestellungen rund um aerosolgetragene Viren zur Verfügung, mit dem wir die Wirksamkeit neuer Verfahren, etwa die Virusinaktivierung durch UV-C-Strahlung, oder Geräte, beispielsweise Luftreiniger, im Kundenauftrag untersuchen können.

Zusätzlich erweitern wir unsere Testmöglichkeiten bereits für Aerosole, die Bakterien bzw. Pilzsporen enthalten, und bereiten uns damit auf die Herausforderungen der Zukunft vor.

Gerne beraten wir Sie, um Lösungen für Ihre spezifischen Fragestellungen zu erarbeiten.