Charakteristika diagnostischer Covid-19-Tests

Noch ist die die SARS-CoV-2-Pandemie alles andere als überstanden. Aber in vielen Ländern gibt es klare Anzeichen, dass zumindest die erste Infektionswelle sich abschwächt. Das hat Konsequenzen für das diagnostische Methodenspektrum zur Beurteilung des Pandemieverlaufs. Stand bisher der Nachweis einer akuten Infektion auf der Dringlichkeitsleiter ganz oben, gewinnt jetzt der Nachweis der Serokonversion, also der Test auf das Vorhandensein SARS-CoV-2 spezifischer Antikörper, zunehmend  an Bedeutung.

Dem trägt auch das Fachjournal »JAMA« Rechnung, das in einem Viewpoint-Artikel einen Überblick über die Zeitspannen gibt, in denen die Reverse Transkriptase Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR) und der IgM- und IgG-Enzym-Immunosorbent-Assay (ELISA) eingesetzt werden können. Denn um Fehlinterpretationen zu vermeiden, ist es wichtig, dass die beiden grundverschiedenen diagnostischen Tests zum richtigen Zeitpunkt nach einer möglichen Infektion zum Einsatz kommen.

Nach wie vor wird eine RT-PCR-Diagnostik in den allermeisten Fällen bei symptomatischen Patienten sowie bei nachvollziehbaren Kontakten mit diesen Personen durchgeführt. Zusätzlich geht man nun dazu über, auch Bewohner von Alten- und Pflegeheimen engmaschiger zu testen. Zudem werden Angehörige der Heilberufe, die intensiv Infizierte versorgen, mit hoher Priorität getestet. Bei den meisten Personen wird die virale RNA im Nasen-Rachen-Abstrich, gemessen. Virale RNA ist bereits am ersten Tag des Symptombeginns nachweisbar. Die Nachweismöglichkeit erreicht ihren Höhepunkt dann innerhalb der ersten Woche nach Symptombeginn (siehe Abbildung).

Als Verfahren wird heute nahezu ausnahmslos die »Echtzeit-PCR« (Real Time PCR) eingesetzt, die es erlaubt, nicht nur qualitative, sondern auch quantitative Aussagen zu machen, also den Virusgehalt in der Probe ermittelt. Der Zyklus-Schwellenwert (cycle threshold; Ct) ist der relevante Signalwert. Er ergibt sich aus der Anzahl der Replikationszyklen, die erforderlich sind, um ein Fluoreszenzsignal zu erzeugen. Niedrigere Ct-Werte signalisieren eine höhere Viruskonzentration. Ein Ct-Wert von weniger als 40 wird klinisch als PCR-positiv gemeldet.

Das Nachweisfenster von Viren im Nasen-Rachen-Abstrichen beginnt sich ab Woche 3 wieder zu schließen. Bald danach ist die Virus-RNA nicht mehr nachweisbar. Die Ct-Werte schwer kranker, hospitalisierter Patienten sind niedriger als die Ct-Werte milder Fälle. Ein positives PCR-Ergebnis spiegelt nur den Nachweis viraler RNA wider und ist nicht zwingend ein Nachweis für das Vorhandensein replikationsfähiger Viren.

Die PCR-Positivität im Sputum nimmt langsamer ab und kann auch nach einem negativen Nasen-Rachen-Abstrich noch erhalten sein. Auch im Stuhl kann virale RNA im Median 4 bis 11 Tagen länger nachgewiesen werden als im Nasen-Rachen-Abstrich.

In einer Studie mit 205 Patienten mit bestätigter Covid-19-Infektion war die RT-PCR-Positivität in bronchoalveolären Lavage-Proben am höchsten (93 Prozent), gefolgt von Sputum (72 Prozent), Nasenabstrich (63 Prozent) und Rachenabstrich (32 Prozent). Falsch-negative Ergebnisse traten hauptsächlich aufgrund eines unangemessenen Zeitpunkts der Probenentnahme im Zusammenhang mit dem Krankheitsbeginn und mangelnder Probenentnahmetechnik, insbesondere von Nasen-Rachen-Abstrichen, auf. Die Spezifität der meisten RT-PCR-Tests liegt bei 100 Prozent. Selten kann es aufgrund technischer Fehler zu falsch-positiven Ergebnissen kommen.

Eine SARS-CoV-2-Infektion kann nach überstandener Krankheit auch indirekt durch Messung der Immunantwort des Infizierten auf das Virus nachgewiesen werden. Die serologische Diagnose ist besonders wichtig für Patienten mit einer symptomarmen Erkrankung. Darüber hinaus wird die serologische Diagnose aber auch zu einem wichtigen Instrument, um das Ausmaß von Covid-19-Erkankungen in einer bestimmten Population zu verstehen und um Personen zu identifizieren, die potenziell vor einer Infektion »geschützt« sind.

Als empfindlichsten und frühesten serologischen Marker werden die Gesamtantikörper bestimmt, deren Spiegel ab der zweiten Woche nach Symptombeginn zu steigen beginnen. Obwohl IgM- und IgG-ELISA bereits am vierten Tag nach Symptombeginn positiv sein können, sind in der zweiten und dritten Krankheitswoche höhere Spiegel nachweisbar. Danach beginnen die IgM-Konzentrationen abzunehmen. Ab der siebten Woche sind meist keine IgM-Antikörper mehr nachweisbar, während das IgG über sieben Wochen hinaus persistiert.

Gute ELISA-basierte IgM- und IgG-Antikörpertests besitzen eine über 95-prozentige Spezifität für die Diagnose von Covid-19. Das Testen von gepaarten Serumproben zunächst mit einer RT-PCR und zwei Wochen später mit dem ELISA-Test kann die diagnostische Genauigkeit weiter erhöhen. Das Pharmaunternehmen Roche wird in Kürze einen Antikörpertest, der auf einem Doppelantigen-Sandwich-Format basiert, mit deutlich besseren Qualitätsparametern auf den Markt bringen: Der Elecsys^® Anti-SARS-CoV-2-Test habe eine Sensitivität von 100 Prozent und eine Spezifität von 99,8 Prozent.

In der Regel wird die Mehrzahl der Antikörper gegen das am häufigsten vorkommende Nucleocapsid-Protein (NC) des Virus gebildet. Daher gelten Tests, die NC-Antikörper nachweisen, am empfindlichsten. Informativer ist hingegen der Nachweis von Antikörpern gegen die Rezeptor-Bindungsdomäne des Spike-Proteins (RBD-S), da die Wahrscheinlichkeit größer ist, dass sich unter diesen Antikörpern auch neutralisierende Antikörper befinden. Zu bedenken ist, dass einige der im Markt befindlichen Tests mit Antikörpern gegen SARS-CoV-1 kreuzreagieren.

Point-of-Care-Schnelltests zum Nachweis von Antikörpern stellen momentan ein großes Problem dar. Sie wurden in großem Umfang entwickelt und vermarktet und sind von sehr unterschiedlicher Qualität. Viele Hersteller geben die Art der verwendeten Antigene nicht bekannt. Zudem sind diese Tests rein qualitativer Natur und können nur das Vorhandensein oder Fehlen von SARS-CoV-2-Antikörpern anzeigen. Das Vorhandensein von neutralisierenden Antikörpern kann nur durch deutlich aufwendigere Tests bestimmt werden. Die langfristige Persistenz und die Dauer des durch die neutralisierenden Antikörper verliehenen Schutzes bleiben vorerst unbekannt.

Auf der Grundlage der verfügbaren Evidenz enthält der »JAMA Viewpoint« ein äußerst nützliches Zeitdiagramm diagnostischer Marker für den Nachweis von Covid-19 (siehe Abbildung). Die meisten der verfügbaren Daten stammen von erwachsenen Testpersonen, die nicht immungeschwächt waren. Der zeitliche Verlauf der PCR-Positivität und der Serokonversion kann bei Kindern und anderen Gruppen, einschließlich der großen Population asymptomatischer Personen, die ohne aktive Überwachung nicht diagnostiziert werden, variieren.