DER RICHTIGE NACHWEIS - SARS-COV-2 - DEUTSCHES ÄRZTEBLATT
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
MEDIZINREPORT
Titel SARS-CoV-2
Der richtige Nachweis
Die Detektion von SARS-CoV-2-Nukleinsäure mittels Real-Time-PCR ist aktuell der Goldstandard
zum Nachweis einer akuten Infektion mit dem Erreger. Zunehmend steigt aber auch das Interesse
an Antikörpertests, von denen man sich Informationen über den Immunitätsstatus erhofft.
ELISA-basierte
Testverfahren eig-
nen sich zum Nach-
weis von Antikör-
pern gegen SARS-
CoV-2 – ermögli-
chen allerdings
(noch) keinen Im-
Foto: picture alliance/Sven Hoppe/dpa
munitätsnachweis.
D
ie ersten Sequenzierungsda- schiedene Zielsequenzen (E-Gen, Reaktivierung oder Reinfektion nach
ten des neuartigen Coronavi- N-Gen, Orf-Gen, M-Gen) des SARS- negativem PCR-Testergebnis und
rus SARS-CoV-2 wurden CoV-2 und unterschiedliche Aus- die empfohlenen Testabstände wird
zügig veröffentlicht, sodass univer- wertealgorithmen verwendet. Zur derzeit diskutiert. Sie sind Gegen-
sell einsetzbare, spezifische PCR- Untersuchung größerer Proben- stand aktueller Untersuchungen.
Protokolle bereits Anfang Januar mengen existieren seit Kurzem
2020 etabliert werden konnten – auch PCR-Hochdurchsatz-Vollau- Patientennahe Testung
zunächst als Inhouse-Testverfahren. tomaten. Diese ermöglichen die Für die Point-of-Care-Labordiag-
Im Untersuchungslabor benötigen Testung mehrerer Tausend Proben nostik sind kompakte Testsysteme
die Probenaufbereitung, die Extrak- am Tag (1). auf Basis von Nukleinsäureamplifi-
tion der Nukleinsäure und die an- Gelegentlich Probleme bereitet kationstechniken (NAT) bereits ver-
schließende Reverse-Transkriptase- das wiederholte Testen nach durch- fügbar oder in Entwicklung. Analo-
(RT-)PCR etwa 3–5 Stunden, wes- gemachter Erkrankung. In Einzel- ge Kartuschentests sind seit einigen
halb die Testung in der Regel in fällen kann bei klinisch Gesunde- Jahren zum Nachweis von Influen-
Batches erfolgt. Dabei werden meh- ten über einen längeren Zeitraum zaviren, des Humanen Respiratori-
rere Proben in einem Untersuchungs- SARS-CoV-2-spezifische Nuklein- schen Synzytial-Virus (HRSV) und
lauf getestet. säure in geringer Menge nachge- anderer Erreger im klinischen All-
Zusätzlich zu den von den Labo- wiesen werden. Aussagen über eine tag und Labor etabliert.
ren selbst entwickelten Testverfah- potenzielle Infektiosität lassen sich Das für den Test zugelassene Un-
ren wurden mittlerweile zahlrei- daraus jedoch (noch) nicht ableiten. tersuchungsmaterial wird hierzu in
che CE-zertifizierte Testsysteme auf Es gibt Vermutungen, dass es eine spezielle Testkartusche gege-
den Markt gebracht und das An- sich dabei um „Nukleinsäuretrüm- ben. In dieser sind alle für die Test-
gebot der kommerziellen Anbieter mer“ nicht (mehr) intakter Viren durchführung benötigten Kompo-
wächst stetig. Dabei werden ver- handelt. Auch über eine mögliche nenten und Reagenzien bereits ent-
A 866 Deutsches Ärzteblatt | Jg. 117 | Heft 17 | 24. April 2020
MEDIZINREPORT
halten. Die Reaktionsabläufe erfol- Antikörpernachweis eignet sich da- Die Sensitivität der Tests variiert
gen als isothermale Prozesse oder her nur sehr eingeschränkt zum unter anderem in Abhängigkeit vom
nach dem PCR-Prinzip und inklu- Nachweis einer Infektion, insbe- Zeitpunkt ihres Einsatzes nach
dieren die Extraktion, die reverse sondere nicht zur Akutdiagnostik. Symptombeginn. In einer aktuellen
Transkription der viralen RNA und Problematisch ist auch die Tatsa- Studie wird die Sensitivität des
die Amplifikation und Detektion. che, dass die Tests zum Teil eine IgM-Nachweises in der frühen
Dabei werden als Zielsequenz das gewisse Kreuzreaktivität gegen- Phase der Infektion (Tag 1–7) mit-
Envelope-(E-) und das N-Gen des über endemisch zirkulierenden (Be- tels ELISA-basierten Verfahren mit
SARS-CoV-2 verwendet. ta-)Coronaviren (z. B. HCoV-OC43, < 30 %, im weiteren Verlauf der In-
Diese kommerziell vertriebenen HCoV-HKU1) oder anderen Infekti- fektion (Tag 8–14) mit etwa 75 %
Testsysteme liefern teils bereits in onskrankheiten aufweisen (können) angegeben, während die des IgG-
unter einer Stunde ein Testergebnis. und somit die Möglichkeit falsch Nachweises mit knapp 55 % dekla-
Sie setzen – mit Ausnahme der Be- positiver Ergebnisse beinhalten. riert wird. In der dritten Woche
achtung des Mitarbeiterschutzes bei Diese teils eingeschränkte Spezifi- nach Symptombeginn (Tag 15–39)
der Aufbereitung – nur eine be- tät könnte dazu führen, dass sich wird die Sensitivität für IgM mit
grenzte technische Expertise vo- Personen, die positiv auf SARS- > 94 % und für IgG mit knapp 80 %
raus. Ein Einsatz dieser Systeme CoV-2-Antikörper getestet wurden, angegeben (2). In Abhängigkeit
bietet sich vor allem in den zentra- hinsichtlich ihrer Nichtinfizierbar- vom untersuchten Testsystem wer-
len Notaufnahmen von Kranken- keit in einer falschen Sicherheit den zum Teil jedoch auch Sensitivi-
häusern an, neben der Notfalldiag- wähnen. täten und Spezifitäten von knapp
nostik, um eine schnelle Isolation 100 % angegeben (3, 4).
der Patienten zu ermöglichen. In der Handhabung am einfachs-
ten sind Kassettentests – auch
Nachweis von Antikörpern Besonderheiten bei der Präanalytik Schnelltests genannt. Manche die-
Zum Nachweis einer durchgemach- ser Tests liefern bereits 15 Minuten
ten SARS-CoV-2-Infektion – und Die Inkubationszeit von COVID-19 beträgt 1–14 Tage nach Zugabe von zugelassenem Un-
letztlich auch zur Ermittlung der (Median 5–6 Tage), das Virus kann aber bereits 1–2 tersuchungsmaterial (Serum/Plas-
SARS-CoV-2-Seroprävalenz und Tage vor Symptombeginn und von asymptomatischen ma/Vollblut) und Pufferlösung ein
damit zur Abschätzung der Herden- Infizierten ausgeschieden werden (11). Zum Nachweis qualitatives Ergebnis bezüglich
immunität – stehen für den serolo- von SARS-CoV-2 ist der direkte Erregernachweis mit- eventuell vorhandener IgM- und/
gischen Nachweis von Antikörpern tels PCR das Mittel der Wahl. In der Frühphase der In- oder IgG-Antikörper. Sie eignen
gegen SARS-CoV-2 verschiedene fektion eignet sich hierzu ein Abstrich aus den oberen sich eingeschränkt für die rasche,
Testsysteme zur Verfügung. Neben Atemwegen (z. B. kombinierter Nasopharyngeal- oder patientennahe Diagnostik.
Inhousetests der Labore sind inzwi- Rachenabstrich), in der späteren Infektionsphase ELISA-Testsysteme finden in der
schen zahlreiche (nur zum Teil) (i.d.R. ab der zweiten Woche nach Symptombeginn) ist Regel in infektionsserologischen
CE-zertifizierte Testsysteme erhält- Untersuchungsmaterial aus den unteren Atemwegen Untersuchungslaboratorien Verwen-
lich, darunter ELISA-basierte Ver- (Sputum, Trachealsekret, bronchoalveoläre Lavage) zu dung und weisen eine höhere Sensi-
fahren, immunochromatografische bevorzugen. Falls möglich sollte Material der oberen tivität und Spezifität als die Schnell-
Lateral-Flow-Kassettentests und Im- und unteren Atemwege untersucht werden (5, 6). tests auf. Sie basieren auf (meist re-
munfluoreszenztests. Abstrich- und Transportsysteme mit universellem kombinant hergestelltem) SARS-
Je nach verwendetem Test kön- Transportmedium sind besonders geeignet. Sollten die- CoV-2-Antigen-beschichteten Mi-
nen Antikörper der Klassen IgA, se nicht verfügbar sein, ist auch die Untersuchung aus krotiterplatten und benötigen eine
IgM und IgG, welche gegen Struk- einem Trockenabstrich möglich. Sollte kein tagesaktu- entsprechende Erfahrung bei der
turproteine (S1- und/oder S2-Do- eller Transport möglich sein, kann das Untersuchungs- Durchführung. Neben mehreren In-
mäne des S-Proteins bzw. gegen material kurzfristig bei 2–8°C gelagert werden (12). Die kubations- und Waschschritten wer-
das N-Protein) von SARS-CoV-2 Aufbereitung der Untersuchungsproben im Labor hat den Kontrollen mitgeführt und ein
gerichtet sind, differenziert werden. unter Beachtung des Mitarbeiterschutzes und der ent- Fotometer zur Auswertung benötigt.
Sie ermöglichen eine qualitative sprechenden Vorgaben des Ausschusses für Biologi- Die Tests erlauben eine semiquanti-
beziehungsweise semiquantitative sche Arbeitsstoffe zu erfolgen (9). tative Aussage bezüglich vorhande-
Aussage bezüglich eventuell vor- Demnach können nicht gezielte Tätigkeiten im Rah- ner IgG-, IgA- und IgM-Antikörper
handener Antikörper. men der Labordiagnostik von SARS-CoV-2 unter Be- und eignen sich für die parallele Ab-
Erste Hinweise deuten darauf dingungen der Schutzstufe 2 durchgeführt werden. Alle arbeitung mehrerer Untersuchungs-
hin, dass bei einer Infektion mit Tätigkeiten, die zur Freisetzung von SARS-CoV-2 füh- proben. ELISA oder ähnliche Tests
SARS-CoV-2 innerhalb oder sogar ren können, etwa das Öffnen von Probengefäßen, sind (halb)automatisierbar. Inzwi-
erst am Ende der zweiten Krank- sind in der Sicherheitswerkbank der Klasse 2 durch- schen sind auch vollautomatische
heitswoche IgG-spezifische Anti- zuführen. Dabei sind Schutzkittel und Handschuhe zu Testsysteme auf dem Markt bezie-
körper nachgewiesen werden kön- tragen. Atemschutzmaßnahmen (mindestens FFP2- hungsweise stehen unmittelbar vor
nen sowie gegebenenfalls bereits Schutzmasken) und das Tragen von Schutzbrillen wird der Markteinführung.
Antikörper vom Typ IgM und IgA im Rahmen der Primärdiagnostik empfohlen. Für spezielle Fragestellungen
einige Tage früher. Der alleinige kann der indirekte Immunfluores-
A 868 Deutsches Ärzteblatt | Jg. 117 | Heft 17 | 24. April 2020MEDIZINREPORT
zenztest eingesetzt werden. Bei die- Verdünnungsreihe des zu untersu- ce-activated cell sorting-)Analyse
sem arbeitsaufwendigen Testverfah- chenden Patientenserums mit einer werden T-Zell-Populationen erfasst,
ren werden SARS-CoV-2-Antigen- definierten Virusmenge von SARS- die nach Stimulation mit einem
exprimierende Zellen auf einem Ob- CoV-2 inkubiert. spezifischem SARS-CoV-2-Antigen
jektträger mit Patientenserum und Sofern spezifische neutralisations- bestimmte Zytokine (z. B. IFNγ,
einem fluoreszenzmarkierten Anti- kompetente Antikörper im Patienten- TNFα oder auch IL-2) produzieren
human-Antikörper inkubiert. An- serum vorhanden sind, kommt es zur (10). Auf diese Weise ist es mög-
schließend wird das Präparat mittels Ausbildung von Antigen-Antikör- lich, die T-Zell-Immunantwort fest-
Immunfluoreszenzmikroskopie un- per-Komplexen. Anschließend wird zustellen. Diese Tests finden derzeit
tersucht. Je nach verwendetem Kon- das inkubierte Material auf eine ausschließlich in wissenschaftlichen
jugat lassen sich IgG-, IgM- oder suszeptible Zellkultur inokuliert Analysen Anwendung.
IgA-Antikörper nachweisen. Das und gemessen, inwieweit die Infek-
Testergebnis ist jedoch abhängig tiosität des Virus durch die vorhan- Antigene als Indiz
von der Erfahrung und der subjekti- denen Patientenantikörper gehemmt Über die diagnostische Aussagekraft
ven Einschätzung des Untersuchers. (das Virus neutralisiert) wird. Ange- von Streifentests (meist Lateral-
Flow-Tests), welche SARS-CoV-2-
spezifisches Antigen aus Untersu-
chungsmaterial der oberen Atem-
wege nachweisen, gibt es bislang
Schnelltests auf nur begrenzt Evidenz. In den Tests
Antikörper liefern werden häufig monoklonale Anti-
teils schon nach körper verwendet, die gegen das
15 Minuten ein Er- Nukleokapsid-(N-)Protein und/oder
gebnis. In der Früh-
die S1-Domäne des Spike-Proteins
Foto: picture alliance/Geisler/Fotopress
phase der Infektion
besitzen sie jedoch gerichtet sind. Die Tests liefern
nur eine einge- meist innerhalb von 15 Minuten
schränkte Aussage- nach Probenmaterial- und Puffer-
kraft. zugabe ein qualitatives Ergebnis.
Die Sensitivität ist der PCR-Me-
thode deutlich unterlegen – meist
um mehrere Log -Stufen. Wäh-
10
Abschließend lässt sich zusam- geben wird die höchste Verdün- rend der positive prädiktive Wert
menfassen, dass der alleinige Nach- nungsstufe, bei der die Zellkultur (PPW) dieser Tests im Allgemeinen
weis von SARS-CoV-2-spezifi- noch keine virusbedingten zythopa- sehr hoch ist (> 95 %), ist der nega-
schen Antikörpern in der Frühphase thogenen Effekte aufweist. tive prädiktive Wert (NPW) abhän-
der Infektion keine beweisende, je- Der Neutralisationstest weist ei- gig von der Viruskonzentration im
doch gegebenenfalls eine orientie- ne hohe Spezifität auf, ist jedoch Untersuchungsmaterial des Patien-
rende Aussage bezüglich einer CO- sehr arbeitsaufwendig, nicht bezie- ten, oft liegt er unter 50 %. Antigen-
VID-19-Erkrankung liefern kann, hungsweise nur sehr bedingt auto- tests können deshalb nur orientie-
welche durch molekularbiologische matisierbar und setzt die gezielte rend, mit anschließender moleku-
Nachweismethoden ergänzt werden Tätigkeit mit replikationsfähigem larbiologischer Testung, angewandt
sollte. Die Antikörpertestung in der SARS-CoV-2 voraus. werden. Ein negatives Ergebnis im
Spätphase beziehungsweise nach Dies ist nach § 5 BioStoffV nur Antigentest schließt eine SARS-
abgelaufener Infektion eignet sich in Laboratorien der Schutzstufe 3 CoV-2 Infektion nicht aus.
unter anderem für epidemiologi- möglich (9). Dadurch ist der Neu-
sche Fragestellungen (5–8). tralisationstest nur bedingt geeignet Dr. med. Niko Kohmer
Prof. Dr. rer. med. Holger F. Rabenau
für das breite Screening der Bevöl- Institut für Medizinische Virologie
Neutralisationstests kerung, hat aber einen wichtigen Universitätsklinikum Frankfurt am Main
Während bei den zuvor genannten Stellenwert zum Beispiel bei der Prof. Dr. med. Sandra Ciesek
Tests zur Detektion von Antikör- Auswahl von Spendern für Rekon- Institut für Medizinische Virologie
pern gegen SARS-CoV-2 alle Anti- valeszentenplasma. Universitätsklinikum Frankfurt
körper erfasst werden, die gegen Neben der spezifischen, humoral Deutsches Zentrum für Infektionsforschung,
das Virus gerichtet sind, muss zum vermittelten Immunität lässt sich Externer Partner Frankfurt am Main
Nachweis neutralisierender (pro- die zellvermittelte Immunität durch
tektiver) Antikörper gegen SARS- SARS-CoV-2-antigenspezifische T- Die Autoren erklären, dass kein Interessenkonflikt
besteht.
CoV-2 ein Neutralisationstest (NT) Zellen nachweisen. Diese Methodik Dieser Artikel unterliegt nicht dem Peer-Review-
durchgeführt werden. Hierbei han- ist Speziallaboren vorbehalten. In Verfahren
delt es sich um einen biologischen einem arbeits- und laboraufwendi-
Literatur im Internet:
Test unter Verwendung von Zell- gen Verfahren mittels Durchfluss- www.aerzteblatt.de/lit1720
kulturen. Dazu wird eine serielle zytometrie und FACS-(fluorescen- oder über QR-Code.
A 870 Deutsches Ärzteblatt | Jg. 117 | Heft 17 | 24. April 2020MEDIZINREPORT
Zusatzmaterial Heft 17/2020, zu:
SARS-CoV-2
Der richtige Nachweis
Die Detektion von SARS-CoV-2-Nukleinsäure mittels Real-Time-PCR ist aktuell der Goldstandard
zum Nachweis einer akuten Infektion mit dem Erreger. Zunehmend steigt aber auch das Interesse
an Antikörpertests, von denen man sich Informationen über den Immunitätsstatus erhofft.
Literatur 7. Guo L, Ren L, Yang S, et al.: Profiling Early
1. Pfefferle S, Reucher S, Nörz D, Lütgehet- Humoral Response to Diagnose Novel Co-
mann M: Evaluation of a quantitative RT- ronavirus Disease (COVID-19). Clin Infect
PCR assay for the detection of the emer- Dis 2020 Mar 21; doi: 10.1093/cid/ciaa310
ging coronavirus SARS-CoV-2 using a high 8. Li Z, Yi Y, Luo X, et al.: Development and
throughput system. Euro Surveill 2020; 25 Clinical Application of A Rapid IgM-IgG
(9); doi: 10.2807/1560–7917.ES.2020. Combined Antibody Test for SARS-CoV-2
25.9.2000152. Infection Diagnosis.J Med Virol 2020 Feb
2. Zhao J, Yuan Q, Wang H, et al.: Antibody 27; doi: 10.1002/jmv.25727.
responses to SARS-CoV-2 in patients of no- 9. Ausschuss für Biologische Arbeitsstoffe
vel coronavirus disease 2019. Clin Infect (ABAS): Begründung zur vorläufigen Ein-
Dis 2020 Mar 28; doi: 10.1093/cid/ciaa344. stufung des Virus SARS-CoV-2 in Risiko-
3. Liu W, Liu L, Kou G, et al.: Evaluation of gruppe 3 und Empfehlungen zu nicht ge-
Nucleocapsid and Spike Protein-based ELI- zielten Tätigkeiten (Labordiagnostik) und
SAs for detecting antibodies against SARS- gezielten Tätigkeiten mit SARS-CoV-2
CoV-2. J Clin Microbiol 2020 Mar 30; doi: 2020; https://www.baua.de/DE/Aufgaben/
10.1128/JCM.00461–20. Geschaeftsfuehrung-von-Ausschuessen/
ABAS/pdf/SARS-CoV-2.pdf?__blob=publi-
4. Okba NMA, Müller MA, Li W, et al.: Severe cationFile&v=3.
Acute Respiratory Syndrome Coronavirus
2-Specific Antibody Responses in Coronavi- 10. Rokni M, Ghasemi V, Tavakoli Z: Immune
rus Disease 2019 Patients. Emerg Infect responses and pathogenesis of SARS-
Dis 2020 Apr 8;26(7); doi: 10.3201/eid2607. CoV-2 during an outbreak in Iran: Compari-
200841. son with SARS and MERS. Rev Med Virol.
2020 Apr 8; doi: 10.1002/rmv.2107.
5. To KKW, Tsang OTY, Leung WS, et al.:
Temporal profiles of viral load in posterior 11. World Health Organization: Report of the
oropharyngeal saliva samples and serum WHO-China Joint Mission on Coronavirus
antibody responses during infection by Disease 2019 (COVID-19) 2020;
SARS-CoV-2: an observational cohort stu- https://www.who.int/docs/default-source/co
dy. The Lancet Infectious Diseases 2020 ronaviruse/who-china-joint-mission-on-co
Mar 23; doi: vid-19-final-report.pdf.
10.1016/S1473–3099(20)30196–1. 12. World Health Organization: Guidance for la-
6. Wölfel R, Corman VM, Guggemos W, et al.: boratories shipping specimens to WHO re-
Virological assessment of hospitalized pa- ference laboratories that provide confirma-
tients with COVID-2019. Nature 2020 Apr 1; tory testing for COVID-19 virus: interim gui-
doi: 10.1038/s41586–020–2196-x. dance, 2 March 2020; https://apps.who.int/
iris/handle/10665/331337.
Deutsches Ärzteblatt | Jg. 117 | Heft 17 | 24. April 2020 A4Sie können auch lesen
