SARS-CoV-2 Diagnostik – Licht im Dunkel der Corona-Krise

PCR-Tests, Schnelltests und Antikörpertests sind wichtige Waffen im Kampf gegen die Corona-Pandemie. Funktion, Verfügbarkeit und Anwendung beschreibt dieser Artikel.

Das neuartige Coronavirus ist eine enorme Herausforderung für Gesundheitssysteme, Covid-19 Patienten und ganze Gesellschaften. Aktuell fragen sich viele Menschen, ob sie selbst infiziert sind oder wann sie die Isolation wieder verlassen können, ohne Andere zu gefährden. Die Antwort auf diese Fragen liefern Labortests, die Infektionen mit dem Coronavirus nachweisen können. Sowohl akut, als auch im Nachhinein, als Indiz für Immunität. Auch auf gesellschaftlicher Ebene hängen wichtige Entscheidungen und damit unsere Zukunft von Testergebnissen ab. Einen Überblick zu den verschiedenen Testverfahren und deren Relevanz in der Coronakrise möchte dieser Artikel liefern.  

Tests sind der Superskill für die Bekämpfung der Pandemie

Statistik: Anzahl durchgeführter Tests für das Coronavirus (COVID-19) in ausgewählten Ländern bis zum 20. März 2020* | Statista

Im Vergleich zu anderen Ländern hat Deutschland sehr früh angefangen umfangreich zu testen. Dies erklärt, warum viele Infizierte gemeldet werden, bisher aber vergleichsweise wenig Menschen verstorben sind. Aktuell unternehmen wir gesellschaftlich die größtmöglichen Anstrengungen, um Neuinfektionen zu verhindern. Je nach Strategie der Bundesregierung werden wir versuchen, die Zahl der Infizierten unter der Belastbarkeitsgrenze unseres Gesundheitssystems zu halten, wahrscheinlich sogar auf einem weitaus niedrigeren Niveau, um die Ausbreitung zu verlangsamen und stärker von medizinischen Lösungen profitieren zu können. Sobald jedoch die aktuellen Schutzmaßnahmen gelockert werden, könnte die exponentielle Verbreitung des Virus wieder seinen Lauf nehmen. Dann wäre die konsequente Nachverfolgung und Isolation aller Infizierten entscheidend dafür, die Verbreitungsgeschwindigkeit langsam und die Zahl der Infizierten niedrig zu halten. Hierfür wird eine enorme Menge an Tests benötigt, die akute Infektionen im frühen Stadium zuverlässig nachweisen. Zugleich benötigen wir Tests, mit denen überstandene Infektionen in der Bevölkerung erfasst werden können. Dies erlaubt uns die Dunkelziffer an Infizierten wie auch die Gefahr, die vom Coronavirus ausgeht, besser einzuschätzen, und unsere Maßnahmen entsprechend anzupassen. Des Weiteren spielen Antikörpertests auch für die Optimierung unseres Gesundheitsbetriebs zur Bewältigung der kommenden Herausforderungen eine wichtige Rolle.

Enormer Bedarf an Corona-Tests

Husten, Fieber, Halsschmerzen und verwandte Symptome sind derzeit weit verbreitet. Deshalb macht man sich schnell sorgen, mit Covid-19 infiziert zu sein. Tatsächlich befinden wir uns aktuell noch in der auslaufenden Grippe- und Erkältungssaison und die große Mehrheit der durchgeführten Corona-Tests fällt negativ aus. Lediglich 7-8 Prozent der untersuchten Proben sind positiv. Dennoch sollte man sich bei Verdacht auf einen viralen Infekt bewusst sein, dass man potentieller Risikoträger ist. Wer sich nicht ohnehin in häuslicher Isolation und Home Office befindet, sollte besondere Vorsicht walten lassen. Dazu gehört die Krankschreibung durch einen Arzt (derzeit telefonisch möglich) sowie weitere Maßnahmen zum Schutz der Mitmenschen, z.B. auch durch improvisierten Masken.

Quelle: cottonbro auf Pexels

Klarheit schaffen kann nur ein Test auf Coronaviren, aufgrund der limitierten Kapazitäten kann jedoch nicht jedem Verdacht nachgegangen werden. Dabei hat Deutschland im internationalen Vergleich sogar hohe Testkapazitäten, aber der weltweite Krisenzustand erfordert einen wohl überlegten Einsatz aller Ressourcen. Deshalb erstellt das Robert Koch-Institut (RKI) Empfehlungen für die Ärzte zur Anordnung der Tests. 

Wer sollte sich auf SARS-CoV-2 testen lassen?

Aufgrund der in den letzten Wochen stark angestiegenen Fallzahlen, priorisieren die aktuellen Testkriterien nicht länger den Aufenthalt in Risikoregionen, welcher Anfangs ein gutes Bild bezüglich der eingeschleppten Fälle und der Entstehung von Hotspots gab. Mittlerweile sind Reiseaktivitäten weitgehend erloschen und Deutschland ist selbst zum Risikogebiet geworden. Für einen Test entscheiden sich die Ärzte daher vor allem bei Personen, die mit Infizierten in Kontakt waren, ein hohes Risiko für einen schweren Verlauf haben und Menschen von hoher Kritikalität. Dies sind Personen in den für uns alle essentiellen Gesundheitsberufen und anderen Berufsbildern, die einem hohen Ansteckungsrisiko ausgesetzt sind und zugleich viele Menschen anstecken könnten. Aufgrund der stark angestiegenen Fallzahlen werden die Tests zunehmend von Patienten mit deutlich ausgeprägten Symptomen benötigt. Zur besseren Nachverfolgung aller Kontaktpersonen müssen die Kapazitäten daher weiter ausgebaut werden.

Erste Einschätzung mit Corona Online-Test

Wenn Ihr die Covid-19-typischen Symptome habt oder aus anderen Gründen denkt, dass Ihr betroffen seid, solltet Ihr zunächst klären, ob Ihr die Kriterien für die Durchführung eines Tests erfüllt. Eine erste Einschätzung liefert der Online-Test der Berliner Charité. Dieser wurde in Abstimmung mit dem Bundesgesundheitsministerium und dem RKI entwickelt und gibt nach Beantwortung einiger Fragen eine Empfehlung, ob Ihr in Isolation bleiben oder medizinische Hilfe suchen sollt. Wenn das Ergebnis des Tests für Euch nicht nachvollziehbar ist, solltet Ihr Eure weiteren Optionen abklären. Eine mögliche Anlaufstelle ist Euer regionales Gesundheitsamt dessen Nummer Ihr hier abfragen könnt. Viele Bundesländer haben auch spezielle Coronavirus Hotlines geschaltet. Auch Euer Hausarzt kann telefonisch beraten und ggf. einen Test anordnen. Symptome wie Fieber und Husten treten sowohl bei einer Grippe wie auch bei einer Infektion mit Coronaviren auf. Besonders an Covid-19 ist dass in einem frühen Stadium der Geruchs- und Geschmackssinn bei vielen Patienten stark beeinträchtigt ist. Solltet Ihr dieses Symptom beobachten, informiert unbedingt Euren Arzt oder das Gesundheitsamt.

Welche Laborverfahren werden eingesetzt?

Eine Steigerung der PCR Kapazitäten dürfte aber nur begrenzt möglich sein. Mittlerweile haben viele Länder angefangen, umfangreich zu testen, sodass ein Engpass bei den benötigten Reagenzien und Zubehör entstanden ist. Auch personell sind die Labore stark belastet, arbeiten teilweise rund um die Uhr im Schichtbetrieb und sind zugleich für die Versorgung von Patienten aus der regulären Versorgung zuständig, die ebenfalls Labortests benötigen. Dabei schlägt ein Strategiepapier des Innenministeriums die größtmögliche Erhöhung der Kapazitäten vor, um Covid-19 unter Kontrolle zu bekommen. Konkret bedeutet dies eine Ausweitung der Kapazitäten auf 200tsd. Tests pro Tag bis Ende April. Das Szenario sieht vor, Personen mit Eigenverdacht zu testen, wie auch den gesamten Kreis der Kontaktpersonen von positiv getesteten Personen. Abhilfe können PCR-Tests für Hochdurchsatz-Analytik-Systeme schaffen, wie sie Roche und Abbott vorgestellt haben. Diese erfordern weniger manuellen Aufwand, sodass zumindest Engpässe beim Personal umgangen werden können.

Bild: Roche Cobas 8800

Einen cleveren Ansatz zur Steigerung der Laborkapazitäten haben Frankfurter Wissenschaftler kürzlich vorgestellt. Anstatt jede Probe einzeln auszuwerten, wird Erbmaterial aus 10 Proben in einem Minipool zu einer Analyse zusammengefasst. Fällt der Test positiv aus, werden alle 10 Proben getrennt ausgewertet, um zu ermitteln, welche vom Virusträger stammt. Geeignet ist das Verfahren vor allem für Probanden mit geringer Wahrscheinlichkeit für einen positiven Test, wie es bei breit angelegten Tests asymptomatischer Personen der Fall sein dürfte. Das Verfahren soll für alle PCR Tests anwendbar sein und könnte die weltweit verfügbare Kapazität vervielfachen. Neben der Optimierung von Laborkapazitäten arbeiten Biotech-Firmen an vielen weiteren Verfahren, um die Kapazität zu erhöhen und die Ergebnisse schneller verfügbar zu machen. 

Kartuschentests für Coronaviren

Aktuell bereits verfügbar sind Kartuschentests für sogenannte Point of Care (PoC) Laborgeräte, welche eine Auswertung der Proben direkt vor Ort, z.B in Kliniken oder Arztpraxen ermöglichen. Durch den Wegfall des Probentransports zum Labor und die kürzere Prozessdauer, sind Ergebnisse, je nach Hersteller, schon innerhalb von einer Stunde verfügbar. Die Systeme bestehen aus einer Kartusche, welche die Probe aufnimmt und einem Gerät, dass die Tests auswertet. Die Kartuschen beinhalten dabei die benötigten Reagenzien für den PCR-Test, sodass ein umkomplizierter Betrieb und genaue Ergebnisse möglich sind. Pro Gerät können jedoch stets nur eine oder wenige Proben gleichzeitig ausgewertet werden, im Gegensatz zu den üblicherweise 96 Proben der großen Laboranlagen. Auch die Kosten für Kartuschentests liegen meist deutlich über denen einer Analyse im Labor. Kartuschentests sind daher primär als Ergänzung zu anderen Testverfahren geeignet und können ihre Stärke in besonderen Szenarien ausspielen. Beispielsweise auch in Flughäfen oder Bahnhöfen, um nach Lockerung der Mobilitätsbeschränkungen das Einschleppen neuer Infektionen zu verhindern. Qiagen, einer der führenden Anbieter von Kartuschentests, plant die Produktion von 6,5 Millionen Tests bis Ende April.

QIAGEN QIAstat-DX

Schnelltests für Coronaviren

Noch raschere Ergebnisse liefern Schnelltests, die ohne die für die PCR benötigte Vervielfältigung von Genen und Laborgeräte auskommen. Ähnlich wie beim Schwangerschaftstest liefern diese meist keine quantitative Analyse, sondern zeigen lediglich das positive oder negative Ergebnis an. Aktuell bereits erprobt werden Schnelltests, die Antikörper für Coronaviren im Blut nachweisen. Da Antikörper erst einige Tage nach einer Ansteckung gebildet werden, sind die Tests nicht geeignet, um akute Infektionen zuverlässig zu ermitteln. Ihre Stärke haben die Antikörpertests beim Nachweis einer überstandenen Infektion, welche im weiteren Verlauf der Pandemie immer wichtiger wird. 

Qualle: PharmACT

Schnelltests für den Nachweis akuter Infektionen werden ebenfalls entwickelt. Die sogenannten Antigentests kommen ohne die bei der PCR eingesetzte Vervielfältigung der Gene des Virus aus, weshalb sie auch nicht die selbe Sensitivität erreichen. Für den klinischen Einsatz wird dennoch eine hinreichende Genauigkeit erwartet. Daher könnten Antigen-Schnelltests maßgeblich zur Entlastung der Labore beitragen. Mit ihrer Verfügbarkeit wird in einigen Wochen gerechnet

Selbsttests für eine Infektion mit Coronaviren

Wer für 10 Sekunden die Luft anhalten kann, hat kein Covid-19, behauptet ein Kettenbrief. An diesem ist – wie an den meisten Kettenbriefen – natürlich nichts dran. In der frühen Phase der Infektion ist die Lunge meist noch nicht betroffen. Den Atem anhalten zu können ist daher keine Garantie dafür, dass keine Ansteckung vorliegt. Umgekehrt gibt es neben Covid-19 auch viele andere medizinische Ursachen, die es erschweren können, die Luft anzuhalten. Für einen Selbsttest kommt daher nur ein wissenschaftliches Verfahren in Betracht. Prinzipiell können Rachenabstriche oder Blutproben auch selbst gewonnen werden. Einzelne Biomarker wie Vitamin D (häufig diskutiert im Bezug auf das Immunsystem), oder ganze Sets von Nährstoffen lassen sich mit Tests von Firmen wie Cerascreen oder Lykon ermitteln. Dabei wird jedoch nur die Probe selbst gewonnen, die Auswertung erfolgt im Labor unter kontrollierten Bedingungen.

Corona-Tests nach diesem Prinzip werden seit einigen Tagen in einem von Amazon und Bill Gates geförderten Forschungsprojekt in der Region Seattle eingesetzt. Experten befürchten, dass es bei der selbständigen Probengewinnung zu Fehlern kommen kann, welche die Genauigkeit der Testergebnisse negativ beeinflussen. Laut Bill Gates konnte jedoch gezeigt werden, dass im Rahmen des Forschungsprojekts akkurate Daten erzeugt wurden. Ein Vorteil des Verfahrens: Für die Durchführung ist kein medizinisches Personal und damit auch keine Schutzkleidung notwendig. Deshalb können Selbsttests nützlich sein, um Engpässe bei der Probengewinnung zu umgehen. Wenn Alternativen schlecht verfügbar sind, kann das potentiell erhöhte Risiko für falsch-negative Ergebnisse von Selbsttests relativiert werden. Schließlich ist ein nicht perfekter Test immer noch besser als gar kein Test und kann dazu beitragen, dass Übertragungen verhindert werden.

Auch in Deutschland werden Selbsttests per Postversand angeboten. Der Anbieter Medi.Lab steht jedoch in der Kritik, aufgrund hoher Preise und fragwürdiger Geschäftspraxis. Probleme bestehen aber nicht nur bei der Vertrauenswürdigkeit des Unternehmens. Auch aus ethischen Gründen ist es sinnvoll nicht in Konkurrenz zur Gesundheitswirtschaft zu gehen, sondern Medizinern die Entscheidung über die Nutzung der knappen Laborressourcen zu überlassen.

Eine Sonderform des Selbsttests, die in Deutschland teilweise zur Anwendung kommt, sind Drive-in-Stationen, bei denen man selbständig einen Rachenabstrich durchführt. Hier entscheidet ein Arzt, ob der Test medizinisch sinnvoll ist, was schmerzhaft sein kann, wenn man nach stundenlangem Warten abgewiesen wird. Vor dem Besuch einer Drive-in Station lohnt sich daher die telefonische Abklärung mit dem Gesundheitsamt oder Hausarzt. Eure Erfahrungen und Tipps zur Durchführung von Corona-Tests könnt Ihr gerne als Kommentar posten.

Auch bei den Schnelltests auf Antikörper oder Antigene ist noch unklar, ob eine eigenständige Durchführung ohne Fachpersonal verlässliche Ergebnisse liefern kann. Mögliche Fehlerquellen liegen hier nicht nur in der Gewinnung der Probe, sondern auch in der Handhabung des Testkits. Des weiteren dürften Antigentests für den Nachweis akuter Infektionen, sobald verfügbar, zunächst Medizinern vorbehalten bleiben.

Schnelltests auf Antikörper, die zum Nachweis einer überstandenen Infektion geeignet sind, wurden in Asien bereits entwickelt und werden vereinzelt auch bei uns schon online verkauft. Experten wie Christian Drosten zufolge, müssen die verfügbaren Tests noch validiert werden, sodass von einer eigenständigen Anwendung abzuraten ist. Aufgrund der großen Gefahr, die von einer irrtümlich angenommenen Immunität gegen Sars CoV-2 ausgeht, sollte man besser keine Experimente machen. Des weiteren gilt auch hier, dass in der aktuellen Phase der Pandemie, keine Konkurrenz zur Anwendung durch Mediziner erzeugt werden sollte. Weshalb diese ein besonders Interesse an Antikörpertests haben, klären wir im nächsten Abschnitt.

Antikörpertests aka “wann hat der Spuk ein Ende?”

Manche wünschen sich, die Corona-Infektion schnell hinter sich zu bringen, um für Andere keine Gefahr darzustellen und wieder ihrem gewohnten Leben nachgehen zu können. Eine willentliche Infektion ist jedoch riskant, ganz egal in welchem Alter und Gesundheitszustand. Außerdem würdet Ihr nach einer absichtlichen Ansteckung die Verbreitung des Virus fördern und das wäre genau das Gegenteil von dem, was unsere Gesellschaft derzeit anstrebt. Auch, dass Ihr im Krankheitsfall zu einer zusätzlichen Belastung des Gesundheitssystems würdet, ist ein klares Gegenargument.

Vielleicht aber hattet Ihr in den letzten Wochen bereits nicht abgeklärte Symptome und fragt Euch nun, ob Ihr die Infektion schon hinter Euch habt. Jetzt kommt der große Auftritt der erwähnten Antikörpertests, die voraussichtlich schon bald im Labor und als Schnelltest durchgeführt werden können. Leider muss ich auch hier die Hoffnung auf rasche Klärung Eurer Fragen etwas bremsen.

Aktuell erfolgt die Validierung von Schnelltests und der Ausbau von Laborkapazitäten, die für medizinische und epidemiologische Studien benötigt werden. Wie Eingangs erwähnt helfen Antikörpertests, die Zahl der bisher Infizierten besser einzuschätzen. Aufgrund der frühen Aufnahme der Testaktivität kann für Deutschland im Vergleich zu anderen Ländern von einer robusteren Datenlage ausgegangen werden. So überprüft das RKI laut seinem Präsidenten Professor Wieler durch das Screening nach Antikörpern in Blutspenden, wie sich die Immunität verbreitet. Repräsentativ ist diese Stichprobe nicht und konkrete Daten wurden bisher nicht kommuniziert. Viele andere Wissenschaftler fordern daher die Durchführung weiterer Studien, um das Risiko für schwere Verläufe und die Letalität von Covid-19 exakter zu berechnen. Entscheidend sind diese Daten für das weitere Krisenmanagement, also den Zeitpunkt der Aufhebung der Kontaktsperre und die weiteren Maßnahmen die uns über die kommenden Monate begleiten werden.

Auch für die Erforschung der Immunität spielen die Daten der Antikörpertests eine wichtige Rolle. Eine vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung koordinierte Studie soll die Entwicklung der Immunität bei 100tsd. Teilnehmern über die kommenden Monate beobachten. Dabei könnte die Verbreitung der Immunität in verschiedenen Regionen und Altersgruppen nachvollzogen werden. Auch die Effektivität der Immunität und die Dauer des Schutzes gegen erneute Ansteckung könnte im Rahmen der Studie erforscht werden. Erste Ergebnisse könnten Ende April vorliegen. Eine Pilotstudie, die noch frühere Antworten liefern soll, findet aktuell in Heinsberg statt.

Darüber hinaus gibt es akute medizinische Probleme für die Antikörpertests eine wichtige Rollen spielen. Mediziner und Altenpfleger mit erlangter Immunität können die Versorgung von Menschen in den Risikogruppen zukünftig vereinfachen, da von Ihnen kein Infektionsrisiko ausgeht und sie ggf. auch ohne Maßnahmen zum Eigenschutz arbeiten können. Außerdem sind Menschen mit erlangter Immunität wichtig für die präventive Behandlung von Menschen aus der Risikogruppe. Aus dem Blutserum von Patienten, die Covid-19 überstanden haben, lassen sich Antikörper gewinnen, die vorübergehend zur Immunität verhelfen können. Diese Strategie wird aktuell erprobt und könnte wichtig für die Überbrückung bis zur Verfügbarkeit eines Impfstoffes werden. Deshalb dürfte auch der Zugang zu Antikörpertests zunächst von der medizinischen und wissenschaftlichen Relevanz abhängen, bis diese frei für alle verfügbar sein werden.

Licht ins Dunkel bringen

Quelle: Rinck Content Studio

Test, testen, testen ist die wichtigste Empfehlung der WHO und das Credo jener Staaten, die im Kampf gegen Corona erfolgreich sind. Auch in Deutschland sind wir mit dieser Strategie bisher vergleichsweise gut gefahren. Innovative Labordiagnostik und effiziente Verfahren machen Hoffnung, dass wir diesen Weg ausbauen können, trotz massiv gestiegenen Bedarfs auf dem Weltmarkt.

Spannend sind jedoch nicht nur die Anzahl der gemessenen Infektionen sondern auch deren Bedeutung. Deshalb wäre mehr Transparenz hilfreich, um die Daten besser einordnen zu können. So könnten durch Veröffentlichung der Anzahl durchgeführter Tests die Thesen von Bezweiflern der Pandemie zumindest teilweise widerlegt werden. Deren Wortführer behaupten, dass wir keine exponentielle Zunahme der Infektionen, sondern des Testgeschehens beobachten. Anhand der bloßen Fallzahlen, lässt sich diese Meinung weder bestätigen noch widerlegen und hält sich entsprechend hartnäckig. Gerade einmal 41% der Deutschen halten Covid-19 für gefährlich und die Maßnahmen zur Verhinderung der weiteren Verbreitung werden von vielen Menschen nur halbherzig umgesetzt. Mehr Transparenz könnte den Bürgern helfen, das aktuelle Geschehen besser zu verstehen und die Einsicht für die gravierenden Maßnahmen fördern. Auch wenn wir die Zahl aktiver Fälle in einigen Wochen auf ein niedriges Niveau gebracht haben und die Testkapazität auf die Eindämmung des Virus konzentrieren, brauchen wir Einsicht. Die konsequente Nachverfolgung und Isolation aller Fälle ist dauerhaft nur mit kooperierenden Bürgern möglich.

Auch für eine zukünftige Öffnung von Grenzen, ist Transparenz wichtig, um die von anderen Ländern ausgehende Gefahr richtig einschätzen zu können. Aktuell ist dies unmöglich und die am stärksten von der Coronakrise betroffenen Länder erleben zugleich eine Vertrauenskrise und werfen China massive Fehlinformation vor. Tests als Schlüsselkompetenz für die Navigation durch die Zukunft sind daher kein nationaler Egotrip, sondern machen unsere Welt nur dann wieder angenehmer, wenn wir das Licht im Dunkel mit anderen Ländern teilen. Dafür brauchen wir Geduld, Optimismus und den Willen zur Zusammenarbeit, insbesondere auch auf internationaler Ebene. Auch digitale Lösungen, die es ermöglichen, auf Testergebnisse konsequent reagieren zu können, sind ein wichtiger Teil der Lösung. Über die europäische Corona App und weitere Themen zum Leben in und nach der Coronakrise findet Ihr hier auch in Zukunft viele Anregungen. Schaut gerne wieder vorbei und bleibt in Kontakt, zunächst auf einem der digitalen Wege.

Dieser Artikel wird zukünftig aktualisiert, um weiterhin die aktuellen Entwicklungen im Bereich der Diagnostik widerzuspiegeln.

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