Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) zählt zu den Basistechnologien in der Genetik. Sie ermöglicht das Identifizieren und Hochkopieren von DNA-Sequenzen, sodass diese untersucht und auf Gendefekte überprüft werden können. Das im Jahr 2009 gegründete Labor von Novogenia ist vom österreichischen Bundesministerium für Gesundheit für die Durchführung von medizinischen Genanalysen zugelassen.

Folgende Qualitätsmessungen hat die Analysetechnologie von Novogenia bereits durchlaufen:

Analysen pro Monat

Um die erforderliche Qualität sicherzustellen, beinhaltet eine Testung auf SARS-CoV-2 drei einzelne PCR-Analysen. Pro Tag können wir mit unserer bestehenden Laborausstattung somit problemlos 5.000 Testungen auf SARS-CoV-2 durchführen.

Die technische Ausstattung unseres Labors

Im ersten Schritt muss die Viren-RNA aus dem Rachenabstrich extrahiert werden. Dieser Prozess kann sowohl manuell als auch automatisiert durchgeführt werden. Da bei der manuellen Extraktion nur 30 Proben in einer Arbeitsstunde bearbeitet werden können, erfolgt die Extraktion bei Novogenia vollautomatisiert.

Zu diesem Zweck verfügen wir über sechs Extraktions-Automaten des Modells “Qiagen Biorobot Universal”, von denen aktuell vier für die Extraktion von Viren-RNA reserviert sind.

Jeder Biorobot kann in 90 Minuten 192 Proben extrahieren und besitzt somit eine Kapazität für rund 3.000 Extraktionen täglich, sodass wir derzeit jeden Tag ungefähr 12.000 eingehende Proben bearbeiten können. Bei Bedarf können wir unsere Kapazitäten jederzeit kurzfristig erhöhen.

Genutzte Analyseplattenformate

Viele Labore nutzen bei ihren Analysen 96-Well-Platten. Bei drei einzelnen Analysen je Probe können auf einer Platte ungefähr 30 Analysen auf SARS-CoV-2 durchgeführt werden. Bei Novogenia kommen hingegen 384-Well-Platten zum Einsatz, sodass auf einer Platte etwa 125 Analysen durchgeführt werden können.

Die mit Proben bestückten Platten werden von automatischen Laderobotern in das Analysegerät geladen. Eine Analysestation kann bis zu 100 Platten mit rund 12.400 einzelnen Proben aufnehmen, die dann ohne menschlichen Eingriff abgearbeitet werden

Analyse der Viren-Gene

Die Analyse der Viren-RNA erfolgt mit einem sogenannten Real-Time PCR Cycler.

Bei Novogenia sind insgesamt bis zu sieben solcher Geräte im Einsatz. Für unsere SARS-CoV-2 PCR-Analysen nutzen wir zwei Geräte des Modells Viia 7 von Thermo Fisher.

Die Analyse dauert pro Platte 90 Minuten. Bei drei Proben je Testperson bewerkstelligt ein PCR Cycler pro Tag rund 3.000 vollautomatisierte Testungen auf SARS-CoV-2 mit insgesamt 9.000 einzelnen PCR-Analysen.

Bei Bedarf können wir unsere übrigen PCR Cycler kurzfristig umrüsten und die Kapazitäten für Testungen auf SARS-CoV-2 von derzeit 6.000 problemlos auf deutlich mehr als 10.000 erhöhen.

Die Validierung des Analysesystems

Bevor ein Analysesystem in die klinische Anwendung kommt, muss es zunächst einmal in mehreren Schritten validiert werden.

Es sollte ein CE-IVD zertifizierter Analysekit für eine Diagnostik verwendet werden

Es gibt zum einen generelle Laborreagenzien mit dem Status „für die Forschung“ und es gibt für die klinische Diagnostik zugelassene Reagenzien. Diese erkennt man an dem CE-IVD Zertifikat. Eines der am breitesten angewendeten Systeme für die SARS-COV-2 Analytik ist das sogenannte WHO/Chrité Protokoll, das rein aus Forschungsreagenzien besteht und von der WHO für Labors empfohlen wird. Obwohl für die Forschung zugelassene Reagenzien nach interner Validierung also erlaubt sind (und tatsächlich der Großeil der in der Humangenetik eingesetzten Reagenzien diesen Status hat) sind CE-IVD Zertifizierte Systeme zu bevorzugen. Die Zertifizierung bedeutet, das Analysesystem musste bereits Tests durchlaufen und wurde von einer offiziellen Stelle bestätigt und für die klinische Anwendung zugelassen.

Wir verwenden mehrere CE-IVD Systeme, bevorzugen jedoch den Procomcure PhoenixDX CE-IVD Kit.

Reagenzien für die klinische Diagnostik mit CE-IVD Zertifizierung

Novogenia verwendet die Reagenzien (PhoenixDX SARS-CoV-2 IVD) der ISO-zertifizierten Firma Procomcure aus Thalgau, Österreich. Das Unternehmen ist auf die Entwicklung von Reagenzien mit CE-IVD Zertifizierung spezialisiert und als heimischer Produzent kaum von den aktuellen Problemen mit internationalen Lieferketten betroffen.

Der Kit sollte gute Proben von reinem Wasser oder zu alten und degradierten Proben unterscheiden können.

Viele Systeme, haben eine entscheidende Schwachstelle. Sie haben keine interne menschliche Kontrolle. Das bedeutet, dass Proben, die einfach gar nicht abgenommen wurden und aus reinem Wasser bestehen, Proben die falsch abgenommen wurden, Proben von einem Hund oder positive Proben, die mehrere Tage alt sind und deshalb degradiert sind nicht unterscheiden kann. Diese Systeme würde bei all diesen Proben ausgeben: Die Person ist nicht mit dem SARS-CCOV-2 infiziert. Unser bevorzugtes System hat eine menschliche Probe integriert. Es misst also neben der Virus-RNA auch menschliche RNA. Ist keine menschliche RNA verfügbar, ist die Probe somit degradiert, nicht ordentlich abgenommen worden oder aus einem anderen Grund nicht in Ordnung. Unser System würde deshalb ausgeben: Probe nicht in Ordnung, bitte neue Probe einsenden, statt ein falsches Ergebnis auszugeben.

Ausreichend positive Proben mit hoher, sowie auch geringer Virenlast müssen in die Evaluierung miteinbezogen werden

Die Genauigkeit einer Analysetechnologie lässt sich nur mit einer ausreichend großen Anzahl an positiven Proben verlässlich messen. Bis heute wurden mehr als 100 positive Proben mit hoher, mittlerer und geringer Virenlast gemessen und das Analysesystem (Procomcure PhoenixDX CE-IVD) hat hervorragende Ergebnisse geliefert. Diese Proben wurden mit anderen CE-IVD zertifizierten Systemen verglichen.

Die Evaluierung sollte im Vergleich zu einem etablierten System stattfinden

Um zu wissen, ob die eigenen Ergebnisse korrekt sind, muss ein Vergleich zu anderen etablierten Systemen stattfinden. Hier sind CE-IVD zertifizierte Analysekits für das SARS-COV-2 Virus zu verwenden. Für unsere Evaluierung haben wir nicht nur eines, sondern 2 verschiedene CE-IVD Analysekits zum Vergleich herangezogen. Unter Anderem einer von ThermoFisher, der breit angewendet wird.

Das Labor sollte an öffentlichen Ringversuchen teilnehmen

Ringversuche sind unbekannte Proben, die von einem externen Institut an teilnehmende Labore ausgesendet werden. Die Labore müssen die Proben analysieren und die Ergebnisse zurücksenden. Novogenia hat bereits am ersten verfügbaren Ringversuch teilgenommen und eine 100% Erkennungsgenauigkeit erreicht.

Zertifikat über den Ringversuch

Das Labor sollte seine Analyseergebnisse bestenfalls auch mit Universitäten oder kompetenten Stellen abgleichen

Obwohl keinesfalls Pflicht ist es von Vorteil, wenn man die Ergebnisse noch mit öffentlichen Stellen verifizieren kann. Novogenia hat Proben der Meduni Wien (Abteilung Virologie) analysiert und das Analysesystem von Novogenia wurde als gut bewertet. Ebenso wurde Novogenia von Proben der AGES geprüft und das Ergebnis wurde ebenfalls als gut bewertet.

Erkennen die Reagenzien fälschlicherweise andere Viren?

Um zu überprüfen, ob die Reagenzien fälschlicherweise auf andere Viren reagieren, wurden sie gegen 60 verschiedene Krankheitserreger getestet. Dabei erkannte das Analysesystem ausschließlich Proben mit SARS-CoV-2.

Validierung im Labor von Novogenia

Um die Sensitivität und Spezifizität im Labor von Novogenia zu messen, wurde eine interne Validierung durchgeführt. Zu diesem Zweck wurden 113 Proben herangezogen:

Positive bestätigte Proben: 12

Negative Proben: 97

Die positiven bestätigten Proben wurden durch das CE-IVD zertifizierte System COBAS von Roche (SARS-C oV-2) verifiziert.

Mit einer Sensitivität von 100% und einer Spezifizität von 100% ist im Labor von Novogenia somit eine sehr hohe analytische Genauigkeit gegeben.

Weitere Validierung in Arbeit

Derzeit ist eine weitere Validierung in Arbeit. Diese wird wie folgt ablaufen:

  • 200 Proben bestehend aus klinisch positiven und klinisch negativen Proben
  • Ergebnis bestätigt durch CE-IVD ROCHE COBAS System
  • Ergebnis bestätigt durch PhoenixDX SARS-CoV-2 IVD Testkit (durchgeführt durch die Firma Procomcure)
  • Ergebnis bestätigt durch PhoenixDX SARS-CoV-2 IVD Testkit (durchgeführt durch die Firma Novogenia)
  • Ergebnis bestätigt durch den Thermo Fisher SARS-CoV-2 IVD Testkit (durchgeführt durch die Firma Novogenia)

Durch diese Validierung werden belastbare Informationen zur Sensitivität und Spezifizität von allen drei Analysesystemen ermittelt werden können:

  • Roche Cobas CI-IVD
  • PhoenixDX SARS-CoV-2 IVD
  • Thermofisher SARS-CoV-2 IVD

Somit stehen uns dann auch validierte Alternativsysteme zur Verfügung, um unklare Ergebnisse zu verifizieren oder im Fall eines Lieferengpasses auf andere Reagenzien auszuweichen.

Die Probensets von Novogenia

Neben Massenanalysen, für welche die Proben durch Institutionen gesammelt werden können, kann Novogenia auch die Analyse der Proben von Einzelpersonen realisieren. Zu diesem Zweck haben wir Probensets entwickelt, die Viren abtöten und auch eine geringe Virenlast bei Raumtemperatur für mindestens sieben Tage konservieren können.

Ein Postversand des Probenkits an den Patienten und ein Retourversand an das Labor per Post ist somit denkbar. Die Probensets durchlaufen gerade eine CE-IVD Zertifizierung.

Stabilität der viralen RNA bei Raumtemperatur

In der Grafik sehen Sie den positiven Nachweis (gelbe Linie) einer Rachenabstrich-Probe, nachdem sie von der Patientin selbst abgenommen und vor der Extraktion sieben Tage bei Raumtemperatur gelagert wurde.

Befugnis zur SARS-CoV-2 Analytik

Novogenia ist als Analyselabor für SARS-CoV-2 registriert sowie ins Meldesystem für meldepflichtige Krankheiten eingebunden und hat vom Bundesministerium für Gesundheit die Bestätigung, die Analytik im Labor durchführen zu dürfen.

Mit einer Maschinenkapazität von 10.000 Analysen pro Tag und einem Reagenzienlieferanten, der uns die dafür notwendigen Mengen liefern kann, kann Novogenia einen Großteil der 15.000 Analysen, die in Österreich täglich erforderlich sind, durchführen.