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Diagnose-Tools im Überblick PCR, Antigen, Antikörper: Welcher Coronatest leistet was?

Antigentests gelten als schnelle Hilfsmittel bei der Diagnose von Covid-19. Doch wie jedes Tool haben auch sie Vor- und Nachteile. Eine Übersicht über den Werkzeugkasten im Kampf gegen Corona.
22.10.2020 - 18:42 Uhr Kommentieren
Der „Werkezugkasten“ im Kampf gegen Corona ist damit aus Sicht von RKI-Chef Lothar Wieler besser geworden. Quelle: Reuters
Der Antigentest

Der „Werkezugkasten“ im Kampf gegen Corona ist damit aus Sicht von RKI-Chef Lothar Wieler besser geworden.

(Foto: Reuters)

Frankfurt Mit der fortschreitenden Verbreitung von Antigentests wird die Diagnostik von Sars-CoV-2-Infektionen um ein wichtiges Zusatzinstrument erweitert. Der „Werkzeugkasten“ im Kampf gegen Corona ist damit aus Sicht von RKI-Chef Lothar Wieler besser geworden.

Der relativ genauen, aber auch relativ zeitaufwendigen und teuren PCR-Methode steht nun ein Nachweisverfahren zur Seite, das schneller und preiswerter, aber auch weniger präzise ist. Die maßgeblichen Unterschiede ergeben sich aus der zugrundeliegenden Technologie.

Was Sie zu den Verfahren wissen müssen – ein Überblick:

PCR: der Premium-Test

Die in den 1980er-Jahren entwickelte PCR-Methode basiert auf einem Verfahren, mit dem definierte Genabschnitte stark vermehrt werden können, der Polymerase-Ketten(Chain)-Reaktion. Dazu wird eine Kopie des gesuchten DNA-Abschnitts, in diesem Fall eines Virus, zusammen mit verschiedenen Reagenzien in die aufbereitete Probe gegeben.

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    Ist das Gegenstück des Genabschnitts vorhanden, wird dieser verdoppelt. Dieser Vorgang kann durch Erhitzen und anschließendes Abkühlen der Probe beliebig oft wiederholt werden, sodass sich der gesuchte Genabschnitt sehr stark vermehrt und schließlich mithilfe fluoreszierender Zusatzstoffe auch sichtbar gemacht werden kann.

    Die Methode erlaubt es, selbst sehr geringe Ausgangsmengen eines gesuchten Genabschnitts nachzuweisen, weshalb sich die PCR-Methode als Art Goldstandard der molekularen, genbasierten Diagnostik etabliert hat.

    Die Zahl der Vermehrungszyklen, die nötig sind, bis die Sichtbarkeit erreicht wird – der Cycle Threshold (oder CT-Wert) –, kann dabei als Indikator für die Viruskonzentration in der Ausgangsprobe genutzt werden. Ein CT-Wert von mehr als 30 zum Beispiel gilt als Indiz für eine eher geringe Viruslast, ein Wert von 15 als Beleg für eine starke Infektion und hohe Virusbelastung.

    Nachteil: Das Verfahren ist teuer und zeitaufwendig.

    Antigentests: schneller, aber weniger präzise

    Antigentests spüren nicht das Erbmaterial, sondern bestimmte Proteine des Virus auf. Auch sie sind damit in der Lage, aktive Infektionen zu erkennen. Auf den Teststreifen befinden sich dazu spezifische Antikörper, an denen ausschließlich das Virusprotein hängen bleibt.

    Da dabei keine Vervielfältigung des Virusmaterials stattfinden muss, kann der Test wesentlich schneller durchgeführt werden und benötigt in der Regel keine spezielle Laborausrüstung. Während die meisten PCR-Tests einige Stunden dauern, lassen sich Antigentests in wenigen Minuten durchführen.

    Ihr Nachteil besteht darin, dass sie weniger empfindlich und weniger präzise sind als PCR-Tests. Je nach Leistungsfähigkeit der genutzten Antikörper sind sie darauf angewiesen, dass höhere Mengen Virusmaterial in der Probe vorhanden sind.

    Antikörpertests: der nachträgliche Nachweis

    Antikörpertests dienen vor allem dem Nachweis einer Immunreaktion gegen das Sars-CoV-2-Virus. Sie werden häufig auch serologische Tests genannt und funktionieren im Prinzip wie ein umgekehrter Antigentest. Mithilfe von Testreagenzien wird in diesem Fall in Blutproben nach spezifischen Antikörpern gegen das Virus gesucht.

    Ein Nachweis solcher Antikörper bestätigt im Prinzip, dass einmal eine Infektion vorgelegen hat.

    Für die Diagnose einer bestehenden Infektion ist dieses Verfahren indes kaum geeignet, da sich Antikörper erst im Laufe der Infektion bilden und in der Regel erst zwei Wochen nach Infektionsbeginn nachgewiesen werden können.

    Qualitätsmerkmal Sensitivität: Wie häufig liegt der Test daneben?

    Das Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM) stellt vor allem zwei Anforderungen an Antigentests: Sie sollen zum einen eine Spezifität von mindestens 97 Prozent aufweisen. Das heißt, die Tests sollen Nicht-Infizierte mit einer Genauigkeit von 97 Prozent richtig erkennen und maximal drei Prozent fälschlicherweise als positiv einstufen. Zum anderen sollen sie in der Lage sein, mindestens 70 Prozent der Infizierten zu erkennen, die auch durch einen PCR-Test identifiziert werden.

    Für die aktuell beim BfArM gelisteten mehr als 30 Antigentests auf dem deutschen Markt werden von den Herstellern Sensitivitäten zwischen 87 und 99 Prozent angegeben. Das heißt, sie erkennen im Schnitt zwischen 87 und 99 Prozent der tatsächlich Infizierten. Die meisten PCR-Verfahren liegen über 99 Prozent. Die angegebenen Spezifitäten der Antigentests bewegen sich zwischen 96,7 und 100 Prozent.

    Qualitätsmerkmal Nachweisgrenzen: Ab welcher Viruslast reagiert ein Test?

    Weitaus größer ist die Spanne bei einem anderen Qualitätsmerkmal, der Nachweisgrenze, dem Limit of Detection (LoD). Sie gibt an, ab welcher Virusmenge ein Test überhaupt etwas nachweisen kann, und wird zuweilen auch als analytische Sensitivität bezeichnet.

    Die Frage, wie viel Präzision die Antigentests wirklich benötigen, also wie hoch diese Sensitivität ist, ist umstritten.

    Laborbetreiber sehen den Einsatz von Tests mit begrenzter Sensitivität kritisch. Vertreter aus dem Herstellerlager plädieren daher für höhere Mindestanforderungen. Thomas Wüstefeld etwa, Chef der Hamburger Sanagroup, fordert, dass eine hohe Empfindlichkeit für Antigentests ein zentrales Kriterium sein sollte, um auch Menschen mit geringerer Viruslast zu identifizieren.

    Sonst drohe die Gefahr, dass falsch-negative Testresultate zu viele potenziell ansteckende Personen in falscher Sicherheit wiegen. Das Hamburger Unternehmen bietet über seine Tochter Medsan GmbH einen Antigentest mit besonders niedrigem LoD-Wert an und setzt darauf, mit dieser Qualität im Wettbewerb zu punkten.

    Die von den Herstellern angegebenen LoD-Werte der Antigentests bewegen sich zwischen 14,4 und mehr als 1200 TCID50/Milliliter, wobei TCID50 die Virusmenge bezeichnet, mit der im Laborversuch 50 Prozent der Zellen infiziert werden können.

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    Diese große Bandbreite spricht nach Einschätzung mancher Experten dafür, dass die offiziell angegebenen Sensitivitäten der Tests nicht voll vergleichbar sind, weil sie auf unterschiedlichen Grundlagen berechnet wurden.

    Das BfArM nennt für die Nachweisgrenze keine Anforderungen, auch weil für diesen Parameter keine international einheitliche Definition und Messgröße etabliert ist.

    Allerdings hat die US-Arzneimittelbehörde FDA dem Thema jüngst Aufmerksamkeit beschert, als sie die LoD-Werte von mehr als 70 PCR-Tests veröffentlichte, die in den USA vermarktet werden. Auch dabei zeigte sich eine große Bandbreite: Die angegebenen LoD-Werte, gemessen in Virus-Gen-Einheiten pro Milliliter, bewegten sich danach zwischen 180 beim empfindlichsten und 600.000 bei dem am wenigsten empfindlichen Test. Sie unterschieden sich damit um den Faktor 3300.

    Branchenbeobachter beurteilen die Frage nach der geforderten Präzision der Tests zum Teil differenzierter. „Es wird letztlich stark vom Einsatzzweck abhängen“, sagen die Experten der Schweizer Großbank UBS in einer Analyse. „In manchen Fällen könnte ein weniger sensitiver Test nützlicher sein als ein empfindlicherer Test.“

    Hintergrund ist die Überlegung, dass selbst weniger sensible Schnelltests dabei helfen können, stark infizierte Personen schneller zu finden und damit Ansteckungsrisiken insgesamt zu mindern. Trotz gewisser Schwächen könnten sie so in der Pandemie-Bekämpfung eine wichtige Rolle spielen.

    Auch in der Wissenschaft gehen die Meinungen auseinander. Während etwa der US-Mediziner Ramy Arnout von der Harvard Medical School in einer Analyse davor warnte, dass Tests mit hoher Nachweisgrenze zu viele Infektionsfälle übersehen könnten, kam eine Forschergruppe um den Bioinformatiker Daniel Larremore von der Universität Colorado in einer Modellrechnung zum Ergebnis, dass für eine effiziente Pandemieüberwachung die Schnelligkeit und Häufigkeit von Tests wesentlich wichtiger sind als die Genauigkeit und Empfindlichkeit.

    Daher sei es wichtig, primär den Zugang, die Geschwindigkeit und die Frequenz von Tests zu erhöhen. Unter diesem Blickwinkel wären Antigentests in jedem Fall ein wertvolles Zusatzinstrument im Kampf gegen die Pandemie.

    Mehr: Diese Gründer machen schnelle Coronatests möglich.

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