die Rolle eines kanadischen Biotechnologie-Pioniers

Kanadier haben Zugang zu täglichen Updates über die mehrfachen Verwüstungen, die durch das für Covid-19 verantwortliche SARS-CoV-2-Coronavirus verursacht werden, sowie über die Bedeutung von Screening-Tests für dieses Virus im ganzen Land .

Der Screening-Test verwendet ein von der erstes Biotechnologieunternehmen namens “Cetus”, 1971 in Kalifornien von einem Kanadier aus Montreal gegründet, Cape Ronund seine Partner. Ron Cape war Cetus ‘erster Vorsitzender und dann Geschäftsführer. Er promovierte 1967 an der McGill University unter der Aufsicht von John Spencer, einem Pionier der DNA-Biochemie. Zur gleichen Zeit war Ron Cape in Montreal auch Präsident der “Professionelles Pharmaunternehmen”.

John Bergeron und Ron Cape auf dem gemeinsamen Kongress der Human Proteome Organization und der Internationalen Union für Biochemie und Molekularbiologie (IUBMB) im Jahr 2003. Das IUBMB-Treffen wurde in diesem Jahr von Toronto nach Montreal verlegt der SARS-Epidemie.
(John Bergeron), Autor zur Verfügung gestellt

Das allgemein zum Nachweis von SARS-CoV-2 verwendete Verfahren ist als Polymerasekettenreaktion oder “PCR” bekannt. Diese revolutionäre Innovation wurde bei Cetus entwickelt von einem talentierten Wissenschaftler namens Kary Mullis. Mullis erhielt 1993 für diese Entdeckung den Nobelpreis für Chemie und erhielt den einzigen Nobelpreis für eine Entdeckung in einem privaten Biotechnologieunternehmen.

Die DNA-Technologie war die Grundlage des Geschäftsplans von Cetus, als das Unternehmen von Ron Cape und seinen Partnern gegründet wurde. 1983 erfand Kary Mullis eine schnelle und einfache Methode, um DNA-Stücke in einem Reagenzglas exponentiell zu amplifizieren. Er nannte es die Polymerasekettenreaktion.

Seine Schlüsselidee war die Verwendung eines Enzyms, das DNA bei hohen Temperaturen kopieren kann. Dieses Enzym, bekannt als Taq-DNA-Polymerase, war selbst von David Gelfand und Susanne Stoffel in Cetus entdeckt worden.

DNA-Verstärker

Der Biologe James Watson und der Physiker Francis Crick beschrieben die Struktur der DNA im Jahr 1953 : zwei stabile Stränge in einer Doppelhelixstruktur. Jeder DNA-Strang ist antiparallel (parallel, aber in entgegengesetzten Richtungen) mit seinem komplementären Strang ausgerichtet, der durch sogenannte Wasserstoffbrücken zusammengehalten wird. Diese Bindungen können durch Hitze getrennt werden.

Mullis ‘Ziel war es, einen Weg zu finden, die DNA des Interferon-Gens zu amplifizieren, damit Cetus das Derivatprotein in großen Mengen produzieren und als Krebstherapie vermarkten kann. Sein Genie war es, eine einfache und schnelle Methode zu entwickeln, die Taq-DNA-Polymerase verwendet. Diese Polymerase wurde aus dem Bakterium Thermus aquaticus isoliert, das sich bei hoher Temperatur vermehrt.

Mullis hat ein Protokoll erstellt, das sich wiederholende Zyklen verwendet, die zur Amplifikation von DNA führen. Jeder Zyklus beginnt mit einer hohen Temperatur, die darauf abzielt, die beiden DNA-Stränge zu trennen. Diesem Schritt folgt ein leichter Temperaturabfall, der immer noch eine erneute Assoziation der ursprünglichen DNA-Stränge verhindert, der es der Taq-DNA-Polymerase jedoch ermöglicht, eine komplementäre Kopie jedes dieser Stränge zu erstellen.

Sobald der Zyklus abgeschlossen ist, wird die Temperatur erneut erhöht, um die neu hergestellten Stränge zu trennen, wodurch ein weiterer Zyklus usw. gestartet werden kann, bis die gewünschte Menge an DNA erhalten ist. Durch diese Technik ist es daher möglich, dieses Material aus einer praktisch nicht wahrnehmbaren Menge an DNA zu amplifizieren, um es leicht nachweisbar zu machen.

Mit Cetus entwarf Mullis eine Maschine namens “Der Thermocycler” was es möglich macht, solche Zyklen zu reproduzieren. Die PCR-Reaktion und der Thermocycler sind heute unverzichtbare Werkzeuge für jedes Forschungs- oder Diagnoselabor auf der ganzen Welt.

PCR- und SARS-CoV-2-Analysen

Das SARS-CoV-2-Virus behält sein genetisches Material in Form von RNA und nicht in Form von DNA. Das Standardprotokoll für den Erkennungstest besteht darin, mit einem langen (6 Zoll) Nasentupfer eine Probe aus dem Bereich zwischen Nase und Mund eines Patienten zu entnehmen. Um das Virus durch PCR nachzuweisen, muss die RNA des Virus zuerst unter Verwendung eines anderen Enzyms, das “reverse Transkriptase” genannt wird, in DNA umgewandelt werden. Diese DNA kann nun zur PCR-Amplifikation verwendet werden.

Die dringende Notwendigkeit einer Heilung für Covid-19 hat die wissenschaftlichen Entdeckungen beschleunigt vorangebracht. Am 11. Januar wurde die Sequenz des SARS-CoV-2-Virus von chinesischen Wissenschaftlern veröffentlicht. Am 24. Januar hat die Weltgesundheitsorganisation (WHO) etablierte ein PCR-basiertes Protokoll zum Nachweis von SARS-CoV-2 dass es der internationalen medizinischen und wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Verfügung gestellt wurde.

Die Verwendung von PCR als Test schlechthin beim Nachweis von SARS-CoV-2 ist ein wichtiges Erbe von Montrealer Ron Cape durch seine Firma Cetus.

Wie funktionieren Covid-19-Tests?

Eine Anstrengung, an der mehrere Laboratorien beteiligt sind und die von der Kanadisches Nationales Mikrobiologielabor in Winnipeg (NML) hat einen SARS-CoV-2-Test entwickelt, der auf Daten basiert, die von der WHO im Januar 2020 für die PCR-Analyse verteilt wurden. Unter der Führung von Dr. Nathalie Bastien und ihrem Team am LNMDer kanadische Screening-Test wurde dank der einzigartigen Erfahrung, die diese erstklassigen Wissenschaftler bei früheren Epidemien gesammelt haben, in Rekordzeit etabliert.

Das kanadische Gesundheitsamt (PHAC) reguliert die Nationales Mikrobiologielabor. PHAC wurde 2004 nach der SARS-Epidemie 2003 nach einem verheerenden Bericht von David Naylor, dem damaligen Dekan für Medizin an der Universität von Toronto, gegründet Kanadas mangelnde Bereitschaft für den tödlichen SARS-Ausbruch.



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Leider wurden viele der in diesem Bericht aufgeführten Empfehlungen für Schritte zur Vorbereitung auf ein anderes tödliches Virus nie umgesetzt. Der letzte Satz des Berichts von 2003 auf Seite 227 ist heute beängstigend zu lesen: “Wenn nicht jetzt, nach SARS, wann”?

Kanadas Testkompetenz erweitern

Tests sind unser einziger Weg, um infizierte Menschen zu identifizieren, die krank sind, aber auch diejenigen, die keine Symptome haben. Sie liefern wichtige Informationen, um die Ausbreitung des Virus und der Krankheit zu verhindern. Angesichts der Empfehlungen des Naylor-Berichts über SARS sollte die Konsistenz der Screening-Tests und die standardisierte Kommunikation der Ergebnisse heute für unsere öffentlichen oder privaten Gesundheitssysteme Priorität haben.

Genome Canada beschäftigt außergewöhnlich talentierte Wissenschaftler mit anerkanntem Fachwissen in der Genomsequenzierung und -kartierung. Die Agentur unternimmt heldenhafte Anstrengungen Kanada dabei zu helfen, nach SARS-CoV-2 zu suchen und gegen Covid-19 zu kämpfen.

Die Nutzung der Testkompetenz von Genome Canada und seiner sechs Genomzentren könnte einen großen Beitrag zur Einrichtung eines Testdienstes leisten, der Kanadiern umfassende, schnelle, genaue und kontinuierliche Tests bietet und Konsistenz gewährleistet Ergebnisse erhalten und verbreiten. Diese Bemühungen würden dazu beitragen, Kanada auf die nächste erwartete Welle von SARS-CoV-2 vorzubereiten. Sie würden eine Ressource schaffen, die nicht nur im aktuellen Kampf gegen Covid-19, sondern auch während einer bevorstehenden Pandemie ein einzigartiges und wertvolles Gut wäre.

Wenn nicht jetzt, nach Covid-19, wann?

John Bergeron dankt Kathleen Dickson als Co-Autorin und Imed Gallouzi (McGill University) und Benoit Chabot (Université de Sherbrooke) für Ideen, Korrekturen und Modifikationen.

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