Ein Maß für Sauberkeit

Wissenschaftler des UNM Cancer Center entwickelt und validiert eine Methode zum Testen von Oberflächen auf Viruspartikel.

Arztpraxen und Krankenhäuser reinigen die medizinischen Einweggeräte, die sie immer wieder verwenden, akribisch. Nicht hitzesterilisierbare Geräte müssen mit starken Desinfektionsmitteln gereinigt werden. Michelle Ozbun, PhD, eine internationale Expertin für Viren, wollte wissen, wie wirksam diese Desinfektionsmittel wirklich sind.

Ozbun und ihr Team haben eine Methode entwickelt, um zu messen, wie viele infektiöse Partikel des humanen Papillomavirus nach der Desinfektion auf einer Oberfläche zurückbleiben. Sie fanden heraus, dass Desinfektionsmittel, die für die Verwendung bei Medizinprodukten zugelassen sind, gut funktionieren, und sie haben kürzlich veröffentlichten ihre Arbeit online im Lancet-Journal EBioMedicine.

Ozbun ist Professor für Geburtshilfe und Gynäkologie sowie für Molekulare Genetik und Mikrobiologie an der University of New Mexico. Ihre Forschung konzentriert sich auf HPV, das laut den Centers for Disease Control and Prevention mehr als 90 % der Gebärmutterhals- und Analkrebs sowie mehr als 70 % der Vaginal- und Rachenkrebs verursacht.

Sie erklärt, dass HPV-Partikel wie alle Viren in eine Zelle eindringen müssen, um Kopien von sich selbst herzustellen. Und um in eine Zelle einzudringen, muss das Kapsid des Viruspartikels intakt sein.

Das Kapsid ist die äußere Hülle eines Viruspartikels. Es besteht aus viralen Proteinen und umschließt das genetische Material des Virus, das diese Proteine ​​kodiert. Einige Viren, sogenannte behüllte Viren, haben eine Schicht fettähnlicher Moleküle, die die viralen Proteine ​​​​bedecken.

„Coronavirus und HIV und Herpesvirus sind alle behüllte Viren“, sagt Ozbun. „Sie sind viel anfälliger für das Austrocknen auf einer Oberfläche. Und wenn sie austrocknen, sind sie nicht ansteckend.“

Viren wie HPV, Poliovirus und Norovirus haben Kapside, die nur aus Proteinen bestehen, was bedeutet, dass sie lange auf Oberflächen verbleiben können, ohne inaktiviert zu werden, sagt Ozbun. „Und deshalb“, sagt sie, „sind sie auch durch Desinfektionsmittel viel schwieriger zu inaktivieren.“

Da HPV keine Zellen abtötet, bestand die einzige Möglichkeit, seine Anwesenheit – bis jetzt – nachzuweisen, darin, eine Probe von Zellen zu entnehmen, sie zu zermahlen und das genetische Material nach den Genen des Virus zu durchsuchen.

„Wenn Leute im Feld nachschauen, ob Leute HPV haben“, sagt Ozbun, „detektieren sie wirklich nur die vorhandenen viralen Genome. Sie wissen nicht, ob diese viralen Genome im Kapsid verpackt sind.“ Und wenn die Zellen erst einmal zermahlen sind, wird es unmöglich, die Anzahl der intakten HPV-Partikel zu zählen.

Ein zusätzliches Problem bei der Mahlmethode, erklärt Ozbun, sei, dass die Innenseiten der Zellen miteinander vermischt werden. Es gibt keine Möglichkeit zu sagen, ob viele Zellen in der Probe mit einer geringen Menge an Virusprodukten infiziert sind oder ob nur wenige Zellen mit vielen Virusprodukten infiziert sind.

Ozbun brauchte sensiblere Methoden, also hat sie sie entwickelt.

Zunächst erhielten Ozbun und ihr Team Virusproben aus drei Quellen. Sie züchteten HPV-Partikel in Ozbuns Labor, sie erhielten HPV-Proben aus einem anderen Labor und sie sammelten HPV-Proben von Patienten in New Mexico. Als nächstes infizierten sie Zellen in einem Labor mit den Virusproben. Aber dann machten sie etwas anderes: Anstatt die Zellen zu zermahlen, fügten sie einen Farbstoff hinzu, der an virale RNA bindet, und machten Bilder von den Zellen.

Ozbuns Bilder zeigen intakte Zellen mit viraler RNA im Inneren. Mit ausgeklügelten mikroskopischen Techniken, die am UNM Comprehensive Cancer Center entwickelt wurden, können sie und ihr Team zählen, wie viele Zellen infiziert sind, und so berechnen, wie viele Viruspartikel vorhanden waren.

Mit ihren Bildern und Zählmethoden konnten Ozbun und ihr Team zeigen, dass gängige Desinfektionsmittel die Anzahl der Viruspartikel um mindestens das 10,000-fache reduzieren. Sie zeigten, dass die Desinfektionsmittel unabhängig von der Virusquelle ähnliche Ergebnisse zeigten. Und sie zeigten, dass ihre Methoden über den Partikelbereich hinweg empfindlich waren, dem die meisten Krankenhäuser und Arztpraxen normalerweise begegnen.

Ihre neue Methode, sagt Ozbun, „ist eine wichtige Methode, um zu unterscheiden, wie viel Nukleinsäure vorhanden ist und was wirklich infektiös ist. Nur so können wir die Anzahl der infektiösen Partikel bestimmen.“

Ozbun erklärt weiter, dass viele Reinigungsverfahren das Waschen der Geräte vor der Desinfektion erfordern. Durch das Waschen werden viele infektiöse Partikel entfernt, bevor das Desinfektionsmittel verwendet wird.

Das Ergebnis sei, sagt sie, dass Krankenhäuser und Arztpraxen „ein noch höheres Maß an Vertrauen haben, dass [sie] Patienten keinen Viren aussetzen, die von jemand anderem übrig geblieben sind“.

Über Michelle Ozbun, PhD

Michelle Ozbun ist Professorin in den Abteilungen Geburtshilfe & Gynäkologie sowie Molekulare Genetik & Mikrobiologie. Sie ist die Maralyn S. Budke Stiftungsprofessorin für Virale Onkologie und Co-Leiterin des Forschungsprogramms für Zelluläre und Molekulare Onkologie am UNM Comprehensive Cancer Center.

Papierreferenz       

"Infektiöse Titer humaner Papillomaviren (HPVs) in Patientenläsionen, methodische Überlegungen bei der Bewertung der HPV-Infektiosität und Auswirkungen auf die Wirksamkeit hochwirksamer Desinfektionsmittel“ wurde im Januar 2021 online in EBioMedicine von The Lancet veröffentlicht. Autoren sind: Michelle A. Ozbun, PhD; Virginie Bondu, MA; Nicole A. Patterson, BS; Rosa T. Sterk, BS; Alan G. Waxman, MD; Erica C. Bennett, MD; Rohini McKee, MD; Ankur Sharma, MD; Jeremy Yarwood, PhD; Marc Rogers, PhD; und Gary Eichenbaum, PhD.