SARS-COV-2 EINE AKTUELLE ÜBERSICHT ZUR CORONA LABORDIAGNOSTIK - LAB4MORE
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Immunologie 7007_Immunologie_I_Übersicht_Labordiagnostik_ SARSCoV2
SARS-CoV-2
Eine aktuelle Übersicht zur Corona Labordiagnostik
Dipl.-Biol. Wolfgang Mayer
Abb.2: Geeignete Abstrichmaterialien für die SARS-CoV-2
PCR. Benötigt wird ein trockener Abstrich aus Rachen bzw.
Nase für den Virusnachweis.
Material: Mittels eines Nasen-Rachen-Abstriches
bzw.Rachenabstriches aus den oberen Atemwegen
gewonnen.
Abb.1: Übersicht SARS-CoV-2 Labordiagnostik Rachenabstriche zeigen eine geringfügig niedrigere
diagnostische Sensitivität als Nasenabstriche, wer-
den aber von Patienten leichter toleriert, ggf. kön-
nen die Abstriche auch kombiniert werden.
Zu beachten ist die Verwendung geeigneter Tupfer
Abb. 1: Übersicht SARS-CoV-2 Labordiagnostik
(„Virustupfer“/trockene Tupfer mit kleiner Menge
NaCl-Lösung im Schwämmchen, keine Agar-Tup-
1. Direktnachweis des Erregers aus fer!), siehe Abb.2.
Nasen/Rachenabstrich mittels PCR
Die PCR-Verfahren gelten derzeit als Goldstandard Achtung! Anforderungen über GKV bzw. in Bezug
zum Nachweis einer akuten Infektion. Ein negatives auf Bayerisches Testangebot können nur über eine
PCR-Ergebnis schließt allerdings die Möglichkeit ei- Kassenpraxis mit den nach KV-Vorgaben gekenn-
ner Infektion mit SARS-CoV-2 nicht zwingend aus. zeichneten Überweisungsscheinen bearbeitet wer-
Falsch-negative Ergebnisse können z. B. aufgrund den, die Indikationsstellung ist zwingend anzuge-
schlechter Qualität der Probennahme, unsachgemä- ben (akute Symptomatik, Kontakt mit Risikoperson
ßem Transport oder ungünstigem Zeitpunkt (bezo- bzw. Appsignal, freiwilliger Test ohne Anlass).
gen auf den Krankheitsverlauf) der Probenentnah-
me auftreten. Wenn ein Patient mit begründetem 2. Antikörpernachweis aus
Verdacht auf SARS-CoV-2-Infektion in der initialen Serum
PCR negativ getestet wird, sollte ggf. eine erneute
Probenentnahme und -untersuchung durchgeführt Indikation:
werden. ¾ Nachweis einer zurückliegenden/überstandenen
SARS-CoV-2 Infektion, Impferfolgskontrolle
Indikation: Material: Serum
¾ Verdacht auf akute Infektion,
¾ akute Symptomatik, Wie lange und wie robust nach SARS-CoV-2-Infek-
¾ Kontakt mit Risikoperson, tion Antikörpertiter vorliegen, ist derzeit unklar. Es
¾ Ausschluss akute Infektion. gibt Hinweise, dass gerade bei asymptomatischen
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Infektionen nur geringe oder keine Antikörpertiter sitivität ab 23 Tage nach Symptombeginn mit 100
messbar sind. %. Der Test eignet sich daher ganz klar nicht für die
Fragestellung akute Infektion sondern ausschließ-
IgM-Antikörper treten in der frühen Phase einer lich für die Abklärung einer zurückliegenden Infek-
Infektion auf. Die Bestimmung von IgM-Antikör- tion und bestehenden Antikörperantwort. Gerade
pern gegen SARS-CoV2 ist daher allenfalls im Rah- die Information über die Immunitätslage gegenüber
men einer Akutdiagnostik in Erwägung zu ziehen, saisonalen Coronaviren gibt Hinweise im Rahmen
hat aber als Infektionsnachweis gegenüber dem der Risikoeinschätzung für den Krankheitsverlauf
Goldstandard PCR-Direktnachweis so gut wie keine bei Infektion mit SARS-CoV-2.
Bedeutung. Ein positiver IgM-Befund muss mittels
Abb.3: Ergebnis eines Anti-
PCR bestätigt werden, da auch falsch positive Er-
körper-Blots mit Antikör-
gebnisse vorkommen können. In der Kombination
pern gegen saisonale Co-
von IgG mit IgM können auch frischere und mög-
ronaviren und CoV-2, hier
licherweise noch infektiöse Personen identifiziert
sind bei SARS-CoV-2 Anti-
werden, die bei alleiniger Betrachtung von IgG
körper sowohl gegenüber
nicht erkannt werden.
dem Nukleokapsid des Virus
als auch gegenüber dem
IgG-Antikörper (neutralisierende Antikörper):
Spike Oberfächenprotein
Marker für eine stattgefundene Infektion oder eine
und der Rezeptor-Binde-
Immunisierung durch Impfung. Im Gegensatz zu
domäne erkennbar, die für
den IgG Assays der ersten Generation, die in der
die Bindung an die Wirtszel-
Regel gegen die Nukleokapsidstruktur des Virus
le maßgeblich ist.
gerichtet waren und ein qualitatives Ergebnis lie-
ferten, sind die Tests nun deutlich verbessert wor-
den. Dies ist nicht zuletzt auch den
Anforderungen an die Assays als Impferfolgskon- Vorteile des Blots gegenüber dem einfachen
trolle geschuldet. Es werden quantitative Messer- Antikörper Suchtest sind:
gebnisse in einer von der WHO standardisierten
internationalen Einheit ausgegeben. Die erfassten ¾ Sehr hohe Sensitivität und Spezifität durch
IgG-Antikörper sind gegen die Spike Struktur des die Verwendung verschiedener, rekombinanter
Virus gerichtet und haben neutralisierende (schüt- SARS-CoV-2-spezifischer Antigene
zende) Funktion. Damit kann nun auch die Frage ¾ Differenzierung der Antikörperantwort ermöglicht
der protektiven Immunität von Antikörpern (Schutz bessere Einschätzung der Protektivität der
vor Reinfektion oder erneuter Erkrankung) nach Immun-antwort (Antikörperdiversität und
Impfung oder durchgemachter Infektion beantwor- Abdeckung von Bin-dungsdomänen)
tet werden. ¾ Eignung als Screening- und Bestätigungstest für
den Nachweis von IgG-Antikörpern gegen SARS-
3. Antikörper-Blot aus Serum (IgG) CoV-2
¾ Zusätzliche Information durch die Detektion von
Indikation: Antikörpern gegen saisonale Coronaviren (HCoV)
¾ Nachweis einer zurückliegenden/überstandenen
SARS-CoV-2 Infektion. Hinweis:
Material: Serum Der Blot ist derzeit ausschließlich als Privat- oder
Selbstzahlerleistung anforderbar.
Eine wertvolle Erweiterung der Antikörperdiagnos-
tik stellt der rekombinante Blot Assay zum Nach- 4. Zelluläre Immunantwort aus
weis von IgG-Antikörpern gegenüber Antigenen Heparinblut (ITT-Corona)
von saisonalen Coronaviren (HCoV) und dem neuen
SARS-CoV-2 Virus dar. Die diagnostische Spezifität Indikation:
wird mit 98,8 % angegeben, die diagnostische Sen- ¾ Nachweis einer zurückliegenden/überstandenen
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SARS-CoV-2 Infektion, zusätzlich Überprüfung gen SARS-CoV-2 hervorruft. Der Test ist speziell
der Immunkompetenz gegenüber saisonalen dafür gedacht, nach einer Impfung zusätzlich zur
Coronaviren Antikörper-Impftiterkontrolle (IgG-Spike) auch die
Material: Heparinblut, nicht älter als 24 Stunden zelluläre Immunantwort, die durch die Impfung in-
duziert wurde, zu überprüfen. Die T-Zell-Antwort
Zahlreiche Publikationen zeigen, dass infizierte wird über die Freisetzung von Interleukin-2 und
asymptomatische Personen oder solche mit mildem Interferon-gamma ermittelt. Damit werden sowohl
Verlauf keine oder kaum Antikörper entwickeln, al- Gedächtnis- als auch Effektorzellen im Read-out be-
lerdings eine robuste T-Zell-Antwort nachweisbar rücksichtigt.
ist. Daher muss zur Überprüfung einer bestehen-
den Immunantwort die T-Zell-Situation unbedingt Hinweis: Der ITT Spike ist derzeit ausschließlich
mit berücksichtigt werden. Dies erfolgt mit gängi- als Privat- oder Selbstzahlerleistung anforderbar.
gen zellulären Funktionstests (z. B. LTT, EliSpot,
ITT). Während im LTT die Proliferation möglicher 6. FlowCast PEG
Gedächtniszellen ohne Beurteilung der Effektor-
zellkompetenz gemessen wird, erfassen zytokinba- Indikation:
sierte Verfahren wie Elispot (nur als Kombitest mit ¾ Überprüfung einer allergischen Reaktion auf PEG
IL2 und IFNg Spots) und ITT (Messung der gesam- vor Impfung mit RNA-Impfstoff
ten Produktion von IL2 und IFNg) gerade auch die Material: EDTA-Blut, nicht älter als 24 Stunden
Qualität und Effektorkompetenz der Immunsitua-
tion und sind daher gegenüber dem LTT zu bevor- Nach bisherigen Erfahrungen werden die RNA-Impf-
zugen. Entscheidend für die diagnostische Aussage stoffe von Biontech oder Modena gut vertragen. Die
ist die Qualität (Spezifität) und Breite (Sensitivität) Rate an allergischen Reaktionen liegt deutlich un-
der eingesetzten Antigene von SARS-CoV-2, Ge- ter der konventioneller Impfstoffe. Dies liegt sicher
samtproteine decken hier gegenüber verbreiteten auch daran, dass in RNA-Impfstoffen weitaus we-
Peptidmischungen ein maximales Antigenspektrum niger Zusatzstoffe (Impfverstärker, Immunbooster,
bei weitgehender Unabhängigkeit vom HLA-Typ des Stabilisatoren und Konservierungsmittel) enthalten
Patienten ab. Auch wenn die Vermutung nahe liegt, sind als in den gängigen Impfstoffen. Nur in einer
dass eine starke und IFNg-geprägte T-Zell-Antwort sehr geringen Anzahl an Fällen wurde von aller-
vor einer rekurrenten, schweren COVID-19-Episo- gischen Sofortreaktionen nach Impfung mit RNA
de schützt steht ein wissenschaftlicher Beleg dafür Impfstoff berichtet. Mit sehr hoher Wahrscheinlich-
noch aus. keit ist dafür der darin enthaltene Zusatzstoff Po-
lyethylenglygol (PEG) verantwortlich. PEG ist ein
Hinweis: Der ITT Corona ist derzeit ausschließlich pharmazeutischer Hilfsstoff, der ubiquitär in vielen
als Privat- oder Selbstzahlerleistung anforderbar. Medikamenten und Kosmetikprodukten Verwen-
dung findet, z. B. auch in Salben, Sonnencremes
5. ITT-Spike oder Zahnpasta. PEG kann bei hochempfindlichen
Personen allergische Reaktionen vom Soforttyp
Indikation: hervorrufen, dies ist lange bekannt. Diese Reakti-
¾ T-Zell Antwort gegenüber SARS-CoV-2 Spike onen sind im medizinischen Labor über einen Flow-
nach Impfung oder Infektion Cast-Test mit PEG erkennbar. Allergiker oder ver-
Material: Heparinblut, nicht älter als 24 Stunden unsicherte Patienten können sich daher vor einer
Impfung auf PEG-Unverträglichkeit testen lassen.
Der gegenüber dem ITT Corona reduzierte T-Zell-
Test ITT Spike ermöglicht den Nachweis und die Hinweis: Der FlowCast PEG ist derzeit ausschließ-
Differenzierung spezifischer T-Zellen ausschließlich lich als Privat- oder Selbstzahlerleistung anforder-
gegenüber dem SARS-CoV-2 Spike Protein, welches bar.
nach der Impfung (oder nach Infektion) im Körper
gebildet wird und dadurch die Immunantwort ge-
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7. Prävention und Risikominimierung gressives Infektionsgeschehen mit starker Gewe-
für einen schweren Verlauf einer bedestruktion und damit einen schweren Verlauf
CoV-2- Infektion der Erkrankung. Die modernen Möglichkeiten der
NGS-basierten Stuhlanalytik erlauben eine umfas-
Indikation: sende Beurteilung des Darmmikrobioms und gehö-
¾ Identifizierung von Risikopersonen ren daher in das diagnostische Portfolio zur Präven-
¾ zur Prävention und Risikominimierung tion und zur Abklärung von Risikofaktoren für eine
SARS-CoV-2 Infektion.
A) Lab4gut NGS – Risikofaktor im
Stuhl: Darmmikrobiom B) Corona Risk – Risikoparameter
im Blut
Material: Stuhl-Spezialröhrchen/Kit
Material: 3 Serum, 1x EDTA, nicht älter als 24h
Zwei bemerkenswerte Publikationen (Yeoh YK, et
al. Gut 2021;/ Rajput, S.,et al.. Ind J Clin Biochem Etliche Risikofaktoren für einen schweren Verlauf
2021). weisen auf den Zusammenhang zwischen einer SARS-CoV-2 Infektion sind bekannt, dazu ge-
Darmmikrobiom und dem Verlauf sowie dem An- hören Leber- und Nierenerkrankungen, kardiovas-
steckungsrisiko einer Covid-19 Infektion hin. Dies kuläre Erkrankungen, Herzinsuffizienz, Diabetes,
liegt in der immensen Bedeutung des Darmim- Lungenerkrankungen, Immundefizite sowie niedri-
munsystems für die Immunkompetenz begründet. ge Vitamin D-Spiegel. In dem Profil sind Labormar-
So führen Defizite des Mikrobioms auch zu einer ker für die bekannten Risikofaktoren zusammen-
unzureichenden Erregerabwehr in der Lunge, da gestellt, zusätzlich wird die Immunitätslage (IgG)
die Schleimhautimmunität beeinträchtigt ist. Ein gegenüber saisonalen Coronaviren und SARS-
Kontakt mit SARS-CoV-2 trifft dann dort auf eine CoV-2 ausgewiesen.
suboptimale Abwehr, eine Infektion wird wahr-
scheinlicher. Auf der anderen Seite wird durch das Hinweis: Lab4gut NGS und das Risikoprofil Corona
Darmmikrobiom und das dadurch beeinflusste dar- ist derzeit ausschließlich als Privat- oder Selbstzah-
massoziierte Immunsystem auch maßgeblich die lerleistung anforderbar.
Kontrolle der Entzündungsreaktion gesteuert. Eine
entgleiste Immunhomöostase begünstigt ein pro-
Fragestellung Labordiagnostik
Prävention: Habe ich ein Risiko für einen schweren - Lab4gut-NGS
Verlauf bei SARS-CoV-2 Infektion? - Corona-Risk-Profil
Habe ich mich mit SARS-CoV-2 angesteckt? Akute - PCR-Direktnachweis aus Rachen und/oder
Infektion? Nasenabstrich
Hatte ich bereits eine SARS-CoV-2 Infektion? Im- - IgG-Immunoblot (saisonale CV und CoV-2)
munitätslage? - SARS-COV-2 T-Zell-Assay (ITT) mit Coronaviren
(saisonal und CoV-2) Interleukin 2 und Interfe-
ron gamma
Habe ich einen Immunschutz gegenüber SARS- - IgG Spike (neutralisierende Antikörper)
CoV-2 nach Impfung oder Infektion? - ITT Spike (T-Zell-Antwort)
Habe ich eine Allergie gegen Impfstoffzusätze? - FlowCast PEG
Tab.1: Corona-Fragestellungen - Was mache ich wann?
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Abb.4: Befund Risikoprofil Co-
rona. Das Ergebnis zeigt ein er-
höhtes kardiovaskuläres Risiko
mit Herzinsuffizienz, ein schwerer
Verlauf einer SARS-CoV-2 Infek-
tion ist möglich. Zudem liegt ein
sehr niedriger Vitamin-D-Spiegel
als ungünstiger Faktor vor. Der
niedrige IgA-Spiegel deutet auf
eine verminderte Schleimhautim-
munität hin. Auch das Enzym Al-
pha-1-Antitrypsin ist vermindert,
welches bei Infektion die Lun-
genbläschen vor einer Zerstörung
durch granulozytäre Mediatoren
schützt. Dies ist ein Hinweis auf
eine Mutation im ALPHA-1-AT
Genabschnitt, die mit einem Man-
gel des Enzyms und einem höhe-
rem Risiko für eine pathologische
Lungenmanifestation auch einer
CoV-2 Infektion assoziiert ist. Ein
Kontakt mit SARS-CoV-2 hat bis-
her nicht stattgefunden. Es liegen
allerdings Antikörper gegen saiso-
nale Coronaviren vor, die bei ei-
ner Infektion mit dem neuartigen
Coronavirus durch Kreuzreaktivi-
tät eine bessere immunologische
Ausgangslage erlauben würden.
Fazit:
Neben dem Direktnachweis des Erregers mittels
PCR bei akuter Fragestellung kann bei gesunden IgG-Spike Bestimmung, ggf. in Kombination mit
Personen zur umfassenden Überprüfung der Im- der T-Zell-Impfantwort (ITT Spike). Risikoperso-
munantwort gegenüber SARS-CoV-2 die Kombi- nen für einen schweren Verlauf bei Infektion kön-
nation aus serologischer (IgG-Blot) und zellulärer nen mit dem Laborprofil Corona Risk identifiziert
(ITT Corona) Diagnostik empfohlen werden. Die werden, Allergien gegen PEG in den RNA Impf-
Impferfolgskontrolle erfolgt mittels quantitativer stoffen sind mittels FlowCAST erkennbar.
Stand: April 2021
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