Der Hauptsitz des Robert Koch-Instituts (RKI) in Berlin. Weiter lesen
Das RKI erhebt im Rahmen seines Gesundheitsmonitorings regelmäßig Gesundheitsdaten der Bevölkerung. Weiter lesen
HIV-1 - Human immunodeficiency virus 1 (Retroviren) Reife Virionen (rote Hülle) sammeln sich an der Oberfläche eines T-Lymphozyten (Wirtszelle). Transmissions-Elektronenmikroskopie, Ultradünnschnitt. Weiter lesen
Koloniewachstum eines aeroben Sporenbildners (Bacillus sp.) auf Blutagar ohne Hämolyse. Weiter lesen
Zahlreiche wissenschaftliche Kommissionen haben ihre Geschäftsstelle am RKI Weiter lesen
Stand: 15.10.2020
Letzte Aktualisierung: weitere Erläuterungen zu Antigennachweisen
Für eine Information zu grundlegenden Eigenschaften des SARS-CoV-2 verweisen wir auf ein separates Dokument auf der RKI-Webseite.
Bei Verdacht auf das Vorliegen einer Infektion mit dem neuartigen Coronavirus SARS-CoV-2 sollten je nach klinischer Situation und Fragestellung Untersuchungsmaterial aus den oberen Atemwegen und wenn möglich und klinisch geboten Proben aus den tiefen Atemwegen entnommen werden (Schutzmaßnahmen beachten).
Obere Atemwege:
Tiefe Atemwege:
Nasopharynx-Abstriche stellen den Standard der Probenentnahme für den Nachweis von SARS-CoV-2 aus dem oberen Respirationstrakt dar (WHO, 2020b) dar. Im Vergleich zu diesen Abstrichen ist die Entnahme von Rachenabstrichen für die meisten Patienten leichter tolerierbar, bei vergleichbarer (Wolfel et al., 2020) bzw. etwas niedrigerer (Covid-Investigation Team, 2020; Wang et al., 2020) diagnostischer Sensitivität. Ggf. können Rachen- und Nasenabstrich kombiniert werden.
Verschiedentlich wird die Verwendung anderer Probenmaterialien, wie z.B. von Rachenspülwasser/Gurgelwasser und Speichel diskutiert. Die Verwendung dieser Probenmaterialien sollte unter Berücksichtigung des jeweiligen Settings sowie in enger Absprache mit dem Labor erfolgen. Es ist zu bedenken, dass deutlich weniger Erfahrungswerte zu diesen Materialien vorliegen und die Sensitivität dem Referenzstandard unterlegen sein kann. Für beidseitige Nasenabstriche wurde in einer Studie eine Sensitivität von 94-96% ermittelt (Tu et al., 2020). Für Speichel beschreiben einige Gruppen geringere klinisch-diagnostische Sensitivität (Chen et al., 2020; Iwasaki et al., 2020; Jamal et al., 2020; McCormick-Baw et al., 2020; To et al., 2020; Williams et al., 2020), während andere Gruppen vergleichbare bzw. im Fall einiger Studien auch höhere Sensitivität feststellten (Rao et al., 2020; Wyllie et al., 2020). Für Rachenspülwasser deuten wenige Veröffentlichungen auf eine mit nasopharyngealen Abstrichen vergleichbare Sensitivität hin; je nach Spülvolumen und -technik könnte es hier jedoch zu Verdünnungseffekten mit unter Umständen hoher Ergebnisvariabilität kommen (Guo et al., 2020; Malecki et al., 2020; Saito et al., 2020). Probengefäße für Speichel und Rachenspülwasser nehmen mehr Platz in Anspruch als Abstrichtupfer; beim Gurgeln (Rachenspülwasser) und auch bei der Speichelgewinnung besteht die Gefahr der Aerosolbildung, und entsprechende Vorsichtsmaßnahmen müssen vor Probengewinnung getroffen werden.
Bei Abstrichen ist zu beachten, dass für den Virusnachweis geeignete Tupfer verwendet werden („Virustupfer“ mit entsprechendem Transport-Medium oder notfalls trockene Tupfer mit kleiner Menge NaCl-Lösung; keine Agar-Tupfer). Für Hinweise zur korrekten Durchführung der Probennahme wird auf das WHO-Dokument „Laboratory biosafety guidance related to coronavirus disease (COVID-19)“ verwiesen, sowie auf die Angaben des jeweiligen Labors. Wir verweisen außerdem auf die Empfehlungen des Ausschusses für Biologische Arbeitsstoffe zu Arbeitsschutzmaßnahmen bei der point-of-care SARS-CoV-2 Diagnostik.
Eine angeleitete Selbstbeprobung durch den Patienten kann eine Exposition für das Gesundheitspersonal verringern. Bei rund 500 Patienten zeigten selbstentnommene beidseitige vordere Nasenabstrichen und Abstriche der mittleren Nasenmuschel gute Übereinstimmung mit dem durch medizinisches Personal entnommenen Nasenrachenabstrich in der SARS-CoV-2 Testung (Tu et al., 2020).
Alle Proben sollten das Labor schnellstmöglich nach Entnahme erreichen. Erfolgt dies voraussichtlich innerhalb von 72 Stunden, kann die Probe bei 4°C gelagert und wenn möglich gekühlt versendet werden. Die Stabilität von SARS-CoV-2 in Probenmaterialien wurde von Rogers et al. evaluiert und als sehr hoch befunden (Rogers et al., 2020). Kurze Transportzeiten sind allerdings auch im Hinblick auf die Einleitung von Maßnahmen auf der Basis des Befundes grundsätzlich anzustreben.
Klinische Proben von Verdachtsfällen zum Nachweis von SARS-CoV-2 sind als „Biologischer Stoff, Kategorie B“ der UN-Nr. 3373 zuzuordnen und nach Maßgabe der Verpackungsanweisung P650 zu verpacken. Der Versand sollte wenn möglich gekühlt erfolgen (s. Probenentnahme).
Die Verpackung besteht aus 3 Komponenten, Primär-, Sekundär- und Außenverpackung, die oft in folgender Ausfertigung kommerziell erhältlich ist:
Die verschlossenen Versandstücke sind als „Biologischer Stoff, Kategorie B“ und "UN 3373" in Raute (Seitenlänge mind. 50 x 50 mm) zu kennzeichnen. Die Angabe der Telefonnummer einer verantwortlichen Person ist sinnvoll.
Der Versand sollte über einen Paketdienst bzw. den laboreigenen Kurierdienst nach Absprache mit dem untersuchenden Labor erfolgen.
Der ABAS (Ausschuss für Biologische Arbeitsstoffe) hat das SARS-CoV-2 in einer Stellungnahme vom 13.10.2020 in die Risikogruppe 3 eingestuft und Empfehlungen zum Umgang mit Probenmaterial bei nicht-gezielten Tätigkeiten (Diagnostik) und gezielten Tätigkeiten mit SARS-CoV-2 gegeben.
Nicht gezielte Tätigkeiten können im Rahmen der Labordiagnostik von SARS-CoV-2, ausgehend vom Untersuchungsmaterial (etwa Probenvor- und –aufbereitung sowie die Inaktivierung zur Durchführung molekularbiologischer Techniken (PCR) unter den Bedingungen der Schutzstufe 2 durchgeführt werden. Gezielte Tätigkeiten mit dem SARS-CoV-2 wie z.B. dessen Vermehrung sind nach §5 Biostoffverordnung in Laboratorien der Schutzstufe 3 durchzuführen.
Für eine labordiagnostische Untersuchung zur Klärung des Verdachts auf eine Infektion mit dem SARS-CoV-2 wurden PCR-Nachweissysteme entwickelt und validiert. Sie gelten als „Goldstandard“ für die Diagnostik. Nähere Angaben sind über die Webseite der WHO zu Coronaviren bzw. der Foundation for Innovative New Diagnostics verfügbar.
Es steht eine Reihe von kommerziellen Testsystemen mit hoher Spezifität und unterschiedlicher Bearbeitungsdauer zur Verfügung. Eine Testung ist indiziert, wenn aufgrund von Anamnese, Symptomen oder Befunden ein klinischer Verdacht besteht, der mit einer SARS-CoV-2 Infektion (COVID-19) vereinbar ist (s. hierzu auch das jeweils aktuelle Flussschema des RKI sowie die Angaben der KBV zur Vergütung der Leistungen für Ärzte; Flussdiagramm Orientierungshilfe für Bürgerinnen/Bürger. Gerade bei älteren Personen kann die Erkennung von Symptomen schwierig sein (Arons et al., 2020; Graham et al., 2020; McMichael et al., 2020). Weitere Indikationen können sich aus epidemiologischen Fragestellungen ableiten.
Bei niedriger Prävalenz und niederschwelliger Testindikation (einschließlich der Testung asymptomatischer Personen) werden an die Spezifität der Teste im Hinblick auf den positiven Vorhersagewert hohe Anforderungen gestellt. Dem tragen z. B. "Dual Target" Tests Rechnung. Unabhängig vom Testdesign sind jedoch grundsätzlich die für einen Test vorliegenden Daten zu den Leistungsparametern entscheidend. Die verwendeten Targets (Zielgene) können sich zwischen verschiedenen Testsystemen sowie innerhalb eines Testsystems (z. B. im Falle von "Dual Target"-Tests) in ihrer analytischen Spezifität und Sensitivität unterscheiden. Insbesondere bei diskrepanten Ergebnissen innerhalb eines Tests bzw. unklaren/unplausiblen Ergebnissen der PCR-Testung (z. B. grenzwertige Ct-Werte, untypischer Kurvenverlauf) muss eine sorgfältige Bewertung und Validierung durch einen in der PCR-Diagnostik erfahrenen und zur Durchführung der Diagnostik ermächtigten Arzt (s. dazu auch die Hinweise im EBM) erfolgen. Ggf. muss zur Klärung eine geeignete laborinterne Überprüfung (z. B. Wiederholung mit einem anderen Testsystem) erfolgen bzw. eine neue Probe angefordert werden. Der Befund soll eine klare Entscheidung im Hinblick auf die Meldung ermöglichen.
Die Labore sind gehalten, regelmäßig an entsprechenden Ringversuchen teilzunehmen. (KBV: Nukleinsäurenachweis des beta-Coronavirus SARS-CoV-2 mittels RT-PCR; WHO: Laboratory testing for 2019 novel coronavirus (2019-nCoV) in suspected human cases; ECDC: Rapid risk assessment: Novel coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic: increased transmission in the EU/EEA and the UK)
Für die Qualitätssicherung in der PCR-Diagnostik ist es wesentlich, bei allen Tests fortlaufend Qualitätskontrollen wie Positiv- und Negativkontrollen mitzuführen, die es erlauben, anhand der dafür generierten Messwerte die Reproduzierbarkeit der Tests und damit relevante Kenngrößen wie z. B. die Nachweisgrenze und ggf. Abweichungen von der erwarteten Leistungsfähigkeit der Tests zu erkennen. Der aus der real-time PCR bekannte Ct-Wert stellt nur einen semi-quantitativen und von Labor zu Labor nicht unmittelbar vergleichbaren Messwert dar, solange es keinen Bezug auf eine Referenz gibt. Ein exakt quantifizierter Standard kann dazu verwendet werden, die erhaltenen Ct-Werte in eine RNA- Kopienzahl pro Reaktion und ggf. pro Probenvolumen umzurechnen. Diese quantitative Auswertung der real-time RT-PCR kann dazu dienen, Rückschlüsse von der Anzahl an RNA-Molekülen auf die Menge von SARS-CoV-2 Viruspartikeln in einer Probe zu ziehen. Nach Vergleich mit der in entsprechenden Testreihen ermittelten Infektiosität des Untersuchungsmaterials, z. B. in Zellkultur, kann das von dem Sekret ausgehende Infektionsrisiko unter Bezug auf einen entsprechenden Standard abgeschätzt werden. Ergebnisse (noch unveröffentlicht) aus der Diagnostik am RKI zeigen, dass der Verlust der Anzüchtbarkeit in Zellkultur mit einer per real-time PCR ermittelten RNA Menge von <250 Kopien/5 µL RNA-Eluat einherging. (Erläuterung s. *).
Für die Nukleinsäure-gestützte Diagnostik stehen international verschiedene Referenzmaterialien, hier insbesondere RNA von SARS-CoV-2, zur Verfügung (die Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit):
EC JRC Referenzmaterial:
https://crm.jrc.ec.europa.eu/p/q/covid-19/EURM-019-single-stranded-RNA-ssRNA-fragments-of-SARS-CoV-2/EURM-019
NIST Referenzmaterial:
https://www.nist.gov/programs-projects/sars-cov-2-research-grade-test-material
Von einer ungezielten Testung von asymptomatischen Personen wird aufgrund der unklaren Aussagekraft eines negativen Ergebnisses (lediglich Momentaufnahme) in der Regel abgeraten. Ein Anlass zur Testung von prä- bzw. asymptomatischen Personen ist die Fallfindung unter Personen, die z.B. im Rahmen der Ermittlungen durch das Gesundheitsamt als Kontaktperson 1. Grades eines laborbestätigten Falles eingestuft wurden (www.rki.de/covid-19-kontaktpersonen). Dies betrifft auch den Kontext von Ausbruchssituationen (Leitfaden für den Öffentlichen Gesundheitsdienst zum Vorgehen bei Häufungen von COVID-19) oder wenn eine Symptomatik nicht zuverlässig erhoben werden kann.
Weiterhin kann es im stationären Bereich sinnvoll sein, Patienten vor/bei Aufnahme bzw. Mitarbeiter/innen in der Patientenversorgung (HCW) ohne erkennbare Beschwerden nach einem bestimmten Schema hinsichtlich einer SARS-CoV-2 Infektion zu untersuchen, um nosokomiale Übertragungen zu minimieren (www.rki.de/covid-19-patientenversorgung). Bei der Entscheidung zu einem solchen Vorgehen sollte die jeweils aktuelle epidemiologische Situation und das geübte Hygieneregime berücksichtigt werden.
Auch im Rahmen der Prävention und des Managements von COVID-19 in Alten- und Pflegeeinrichtungen sowie in Einrichtungen für Menschen mit Beeinträchtigungen und Behinderungen kann es sinnvoll sein, Pflegepersonal und Heimbewohner ohne Beschwerden in Abstimmung mit der lokalen Gesundheitsbehörde periodisch hinsichtlich SARS-CoV-2 zu testen um prä-/asymptomatisch infizierte Personen zu identifizieren und Infektionsketten zu unterbrechen (www.rki.de/covid-19-pflegeeinrichtungen).
Generell wird die Richtigkeit des Ergebnisses von diagnostischen Tests auch von der Verbreitung einer Erkrankung beeinflusst (s. positiv und negativ prädiktiven Wert des Tests). Je seltener die Erkrankung und je ungezielter getestet wird, umso höher sind die Anforderungen an Sensitivität und Spezifität der zur Anwendung kommenden Tests. Zur jeweils aktuellen Lage wird auf die Lageberichte des RKI hingewiesen.
Ein negatives PCR-Ergebnis schließt die Möglichkeit einer Infektion mit SARS-CoV-2 nicht aus. Falsch-negative Ergebnisse können z. B. aufgrund schlechter Qualität der Probennahme, unsachgemäßem Transport oder ungünstigem Zeitpunkt (bezogen auf den Krankheitsverlauf) der Probenentnahme nicht ausgeschlossen werden (Woloshin et al., 2020). Wenn ein Patient mit begründetem Verdacht auf SARS-CoV-2 -Infektion in der initialen PCR negativ getestet wird, sollte mit dem Labor eine erneute Probenentnahme und -untersuchung abgesprochen werden. Das am besten geeignete Untersuchungsmaterial ist vom Zeitpunkt der Entnahme im Verlauf der Erkrankung abhängig. Bei tiefen Atemwegsinfektionen ist die alleinige Testung von Probenmaterial aus dem Oro- und Nasopharynx zum Ausschluss einer Infektion nicht geeignet, da in dieser Phase der Erkrankung ggf. nur Material aus dem unteren Respirationstrakt oder Stuhl in der PCR positiv sind.
Bei entsprechendem klinischen Verdacht ist es sinnvoll, die Probe ggf. differentialdiagnostisch auch auf andere saisonal relevante respiratorische Erreger (z.B. Influenzavirus oder RSV) zu untersuchen.
Für die Klärung weiterführender Fragen, die sich etwa während des klinischen Verlaufs einer COVID-19 Infektion ergeben, kann das Asservieren von Patientenproben oder der daraus gewonnenen Nukleinsäuren sinnvoll sein. Dazu zählen z. B. Untersuchungen auf die Präsenz anderer Erreger oder die Klärung der Frage einer Reinfektion. Die Entscheidung darüber ob bzw. welches Material asserviert wird, obliegt wegen der damit verbundenen logistischen Aufwendungen dem mit der Diagnostik betrauten Labor.
Zunehmend werden auch Antigennachweise für SARS-CoV-2 angeboten. Das Antigen-(Schnell-)testformat basiert auf dem Nachweis von viralem Protein in respiratorischen Probenmaterialien. Aktuell stehen im Point-of-Care-Format (Schnellteste im engeren Sinne) fluoreszenz- oder chemilumineszenzbasierte Teste, die ein Auswertegerät benötigen, sowie lateral-flow-Teste zur unmittelbaren visuellen Auswertung vor Ort zur Verfügung.
Antigen (AG)-Teste können bei Erfüllung definierter Anforderungen dort eine sinnvolle Ergänzung der (PCR-)Testkapazitäten darstellen, wo in der frühen Phase der Infektion schnell (vor Ort, POCT) eine erste (Vor-)Entscheidung über das mögliche Vorliegen einer übertragungsrelevanten Infektion bei einer Person gefällt werden soll (WHO, 2020a).
Voraussetzung für die sachgerechte Anwendung ist im Hinblick auf die angestrebte Unterstützung der in der Praxis auftretenden Fragestellungen eine Sensitivität des jeweiligen Tests, die eine Infektion vom Beginn der (übertragungsrelevanten) Ausscheidung des Virus (im oberen Respirationstrakt) bis zum Ende der Kontagiosität des Betroffenen anzeigt. Hierfür sind die Ergebnisse vergleichender Studien (PCR/AG-Test/Virusanzucht; Mindest-PPA; Mindest-NPA) bzw. klinische Studien in der praktischen Anwendung des Testes entscheidend. Die wachsenden Kenntnisse über die Leistungsparameter der Antigen-Tests werden es ermöglichen, für klar definierte Fragestellungen den dafür geeigneten Test einzusetzen und damit die PCR Diagnostik zu entlasten und die Zeiten bis zur Diagnose zu verkürzen, wenn die Leistungsfähigkeit der jeweiligen Teste hinreichend validiert und entsprechend gegeben ist.
Die analytische Sensitivität von Antigentesten liegt aufgrund des Testprinzips unterhalb der analytischen Sensitivität der PCR, die als Referenzmethode gilt. Für die Aussage, wie sensitiv ein Antigentest virale Proteine nachweist (LOD), sind weitere Aussagen zur nachgewiesenen Proteinkonzentration (pg/µl) oder zu infektiösen Partikeln (Tissue Culture Infection Dose 50, TCID50; Plaque Forming Units, PFU) anzustreben. Die Klinische Validierung („Evaluierung“) muss gemäß WHO Instructions and requirements for Emergency Use Listing (EUL) submission eine Reihe von Anforderungen erfüllen.
Unabhängige Validierungen der Leistungsparameter von Antigentesten erfolgen derzeit an mehreren Zentren, deren Ergebnisse auch öffentlich zugänglich sind (siehe Foundation for Innovative Diagnostics (FINDDx). Publizierte Daten liegen bisher nur für wenige Antigen-Assays vor (Cerutti et al., 2020; Diao et al., 2020; Dinnes et al., 2020; Krueger et al., 2020; Mak et al., 2020; Nagura-Ikeda et al., 2020). Sie deuten darauf hin, dass zwischen den verschiedenen kommerziell erhältlichen Tests erhebliche Leistungsunterschiede bestehen, was die Wichtigkeit einer herstellerunabhängigen Validierung unterstreicht (Krueger et al., 2020; van Beek et al., 2020). Daten zur Performance/ Handhabbarkeit und Leistung der Antigen-Teste in der praktischen Anwendung bei asymptomatisch Infizierten bzw. präsymptomatischen Personen liegen bisher kaum vor (Cerutti et al., 2020). Bevor entsprechende unabhängige Validierungsstudien erfolgt sind, ist die Aussagekraft eines negativen Befundes in diesen Personengruppen begrenzt, so dass insbesondere in Risikosettings (z.B. bei der Aufnahme von Patienten in ein Krankenhaus) die Referenzmethode (PCR) zum Einsatz kommen sollte (WHO, 2020a).
Bei der Testvalidierung sind auch die für das jeweils verwendete Probenmaterial relevanten Interferenzen mit Bakterien der jeweiligen Kolonisationsflora mit einzubeziehen (Instructions and requirements for Emergency Use Listing (EUL) submission). Eine Spezifität nahe 100% ist anzustreben. Bis auf Weiteres ist die Bestätigung positiver Antigen-Testergebnisse durch die PCR erforderlich. Dies dient auch der Sicherstellung der Meldeverpflichtungen.
Angaben zu den Leistungsparametern der verschiedenen Teste müssen die Hersteller der Tests im Rahmen des für die CE-Kennzeichnung erforderlichen Zertifizierungsverfahrens machen. Unabhängige Überprüfungen dieser Parameter sowie die Beobachtung der Leistungsparameter bei der praktischen Anwendung sind anzustreben. Die Ergebnisse sollten bei der Auswahl der Teste berücksichtigt werden.
Auch zur Bewertung der Testergebnisse müssen die Hersteller Angaben machen. Die Grenzen des Verfahrens müssen bei der Auswahl der Teste und bei der Bewertung der Testergebnisse berücksichtigt werden.
Grundsätzlich werden an einen AG-POCT (Schnelltest) folgende praktische Anforderungen gestellt: schnelle, leicht verständliche und unkomplizierte Testdurchführung am Ort der Probennahme, Zuverlässigkeit der Testergebnisse, Voraussetzungen zur Einhaltung der Biosicherheit bei der Durchführung, eine ausreichende Stabilität in verschiedenen Umgebungen (z. B. Temperatur) sowie definierte Anforderungen an die Sachkunde der Anwender (Dinnes et al., 2020).
Sensitivität und Spezifität von Antigentesten müssen die geplanten Einsatzgebiete berücksichtigen. Generelle Empfehlungen und Hilfestellungen zur Identifizierung eines geeigneten Testes finden sich in aktuellen Dokumenten der WHO (WHO, 2020a, d). Hier wird der Einsatz von Antigentesten in Situationen, in denen keine PCR-Testung zur Verfügung steht bzw. ein schnelles Ergebnis für das weitere Patientenmanagement benötigt wird, in den Vordergrund gestellt. Angegeben werden hierfür eine akzeptable Sensitivität von ≥80% und eine akzeptable Spezifität von ≥97%, wünschenswert sind eine Sensitivität von ≥90% und eine Spezifität von ≥99%.
Um den sicheren Nachweis einer übertragungsrelevanten Infektion zu gewährleisten, sollte sich die Nachweisgrenze der Antigen-Teste an den bisherigen verfügbaren Daten zur Anzüchtbarkeit von SARS-CoV-2 aus respiratorischen Materialien orientieren (siehe Abschnitt „Infektiosität“). Bisher liegen noch keine publizierten Daten zur direkten Korrelation zwischen Antigen-Nachweisgrenzen und dem Vorhandensein infektiöser Viruspartikel vor. Daher können diesbezüglich bisher nur indirekte Rückschlüsse gezogen werden, die auf bisher vorhandenen Daten zur Viruslast/Genomkopien als Surrogat für die Infektiosität des Materials beruhen (Jefferson et al., 2020). Für die Detektion einer akuten SARS-CoV-2-Infektion in symptomatischen Personen formuliert die WHO für Antigenteste eine Mindest-Nachweisgrenze äquivalent zu 10^6 (akzeptabel) oder besser 10^4 (wünschenswert) Genomkopien/ml (WHO, 2020d).
Ein negatives Ergebnis im Antigentest schließt eine Infektion nicht aus, insbesondere, wenn eine niedrige Viruslast vorliegt, wie z. B. in der frühen Inkubationsphase oder ab der zweiten Woche nach Symptombeginn bzw. in der späten Phase der Infektion. Dies ist bei der Definition von Einsatzgebieten und bei der Interpretation negativer Ergebnisse zu berücksichtigen. Insbesondere in Situationen, bei denen ein falsch negatives Ergebnis gravierende Konsequenzen nach sich ziehen könnte (z. B. Eintrag einer nicht erkannten Infektion in ein Altenpflegeheim; Kohortierungsentscheidungen in Ausbruchsgeschehen) ist dem z. B. durch PCR-Bestätigungstest oder hochfrequente Nachtestungen Rechnung zu tragen. Eine Wiederholung des Tests erhöht die Aussagekraft. Dies ist insbesondere im Rahmen eines Testkonzeptes mit regelmäßigem Einsatz eines entsprechenden Testes von Bedeutung.
In Anbetracht der erheblichen Konsequenzen inkorrekter Ergebnisse bestehen nicht nur an die Sensitivität von Antigentesten hohe Anforderungen, sondern auch an die Spezifität. Bei niedriger Prävalenz/Vortestwahrscheinlichkeit und geringer Testspezifität wäre mit einer hohen Zahl falsch-positiver Ergebnisse und einer entsprechenden zusätzlichen Belastung des ÖGD durch Auferlegung und ggf. Rücknahme von Maßnahmen zu rechnen. Ein positives Testergebnis in einem Antigentest ist als direkter Erregernachweis einzustufen und bedarf einer Nachtestung mittels eines PCR-Testes. Dies dient auch der Sicherstellung der Meldung.
Die Bewertung der Ergebnisse von In vitro-Diagnostika erfordert grundsätzlich Sachkunde und die Einbeziehung von Kenntnissen über die Testindikation, die Qualität der Probenahme und die Konsequenzen eines positiven oder negativen Ergebnisses.
Antikörpernachweise dienen aktuell primär infektionsepidemiologischen Fragestellungen. Mögliche Einsatzgebiete von Antikörper-Testen sind sero-epidemiologische Studien zur Erhebung der insgesamt stattgehabten Infektionen in einer Population oder Angebotsuntersuchungen im Rahmen der betriebsärztlichen Überwachung, z. B. von Pflegepersonal in Kliniken.
Zum Nachweis einer vorangegangenen SARS-CoV-2 Infektion stehen verschiedene Test-Formate (ELISA, CLIA) mit unterschiedlichen Virusantigenen (rekombinante S- bzw. N-Proteine) zur Verfügung, mit denen IgM-, IgA-, IgG- oder Gesamtantikörper nachgewiesen werden können. Bei der Mehrzahl der Patienten findet eine Serokonversion in der 2. Woche nach Symptombeginn statt (Sun et al., 2020; Wolfel et al., 2020; Zhao et al., 2020). Aufgrund niedriger Serokonversionsraten in der frühen Phase (Woche 1 bis 2 nach Symptombeginn) der Infektion (Long et al., 2020; Zhao et al., 2020) werden sie für die Akutdiagnostik nicht empfohlen.
Die Interpretation serologischer Testergebnisse muss unter Berücksichtigung der Vortestwahrscheinlichkeit, der jeweiligen epidemiologischen Situation sowie unter Kenntnis der Spezifitäts-/Sensitivitätswerte des verwendeten Testsystems erfolgen. Nach derzeitigem Kenntnisstand lässt ein serologischer Nachweis SARS-CoV-2-spezifischer Antikörper keine eindeutige Aussage zur Infektiosität oder zum Immunstatus zu. Der Nachweis von SARS-CoV-2-spezifischen Antikörpern schließt die Infektiosität eines Patienten nicht aus. Studien zu neutralisierenden Antikörpern deuten darauf hin, dass diese zu protektiver Immunität beitragen können (Cao et al., 2020; Chi et al., 2020; Ju et al., 2020; Kreer et al., 2020; Robbiani et al., 2020) . Der Befund einer Serokonversion (IgG bzw. Gesamt-AK) kann einen positiven PCR-Test aus Abstrichmaterial bestätigen. Bei einem negativen oder fraglichen PCR-Test bei noch bestehender COVID-19-kompatibler Symptomatik sollte der Befund einer Serokonversion Anlass für eine zweite PCR-Untersuchung sein.
Wie lange und wie robust nach SARS-CoV-2-Infektion messbare Antikörpertiter vorliegen, ist derzeit unklar. Bislang fehlen systematische Studien, die eine Beurteilung der mit einem Schutz vor einer Reinfektion oder gar erneuten Erkrankung verbundenen Antikörpertiter erlauben. Zahlreiche asymptomatische Personen oder solche mit mildem COVID-19-Verlauf entwickelten eine robuste T-Zell-Antwort (Braun et al., 2020; Grifoni et al., 2020; Le Bert et al., 2020; Weiskopf et al., 2020). Dies war auch der Fall, wenn bei diesen Personen keine Antikörper nachweisbar waren (Sekine et al., 2020). Dies könnte vermuten lassen, dass die T-Zell-Antwort vor einer rekurrenten, schweren COVID-19-Episode schützt; ein wissenschaftlicher Beleg hierfür steht jedoch aus. Bei Verdacht auf eine Reinfektion sollte eine molekulare (PCR) Untersuchung in Verbindung mit einer serologischen Untersuchung erfolgen. Schnellteste zum qualitativen Nachweis von Antikörpern (IgG, IgM) gegen SARS-CoV-2 Antigen in Lateral Flow Assay-Formaten werden kommerziell angeboten. Die WHO empfiehlt den Einsatz von immuno-diagnostischen Schnelltesten derzeit nur im Kontext von Forschungsprojekten.
Reaktivität der PCR-Diagnostik: Studien zeigen, dass Probenmaterialien aus dem oberen Respirationstrakt von SARS-CoV-2-infizierten Individuen bei Symptombeginn hohe Viruskonzentrationen beinhalten können, die durch RT-PCR nachweisbar sind. Ein Virusgenomnachweis durch RT-PCR gelingt bereits in der präsymptomatischen Phase in diversen Patientenmaterialien mehrere Tage vor (Arons et al., 2020; Hurst et al., 2020; Kimball et al., 2020; Singanayagam et al., 2020) bis 20 Tage nach (Xiao et al., 2020; Zhou et al., 2020) Symptombeginn. In einer Studie älterer Patienten wurde das Virusgenom bereits 7 Tage vor Symptombeginn nachgewiesen (Arons et al., 2020). In Einzelfällen ist ein Virusgenomnachweis in Proben aus dem Respirationstrakt bis 60 Tage nach Symptombeginn möglich (Zheng et al., 2020). Allerdings kann auch bei wiederholt negativen RT-PCR-Nachweisen aus Naso- bzw. Oropharyngealabstrichen eine Infektion nicht vollends ausgeschlossen werden.
Infektiosität: Die Infektiosität eines Virus in Probenmaterial kann anhand der Virusanzucht aus respiratorischen Proben in geeigneten Zellkulturen bewertet werden. Der Anzuchterfolg variiert dabei in Abhängigkeit von der Viruslast, Abnahmesystem und Transportzeit. Passend zu klinisch-epidemiologischen Hinweisen auf präsymptomatische Übertragungen (He et al., 2020a, b; Wei et al., 2020) kann replikationsfähiges Virus schon bei präsymptomatischen Patienten nachgewiesen werden (Arons et al., 2020; Singanayagam et al., 2020). Arons et al. berichten über erfolgreiche Virusanzucht bis zu 6 Tage vor Symptombeginn. Einschränkend ist hier hinzuzufügen, dass klare zeitliche Eingrenzung des Symptombeginns nicht immer möglich ist, insbesondere wenn atypische oder paucisymptomatische Verläufe vorliegen (Graham et al., 2020; McMichael et al., 2020). Nach dem Auftreten erster Symptome sinkt die Anzuchtwahrscheinlichkeit kontinuierlich ab. Bei mild-moderater Erkrankung und normalem Immunstatus ist ab Tag 10 nach Symptombeginn bis auf Einzelfälle keine Virusanzucht mehr möglich (Arons et al., 2020; Bullard et al., 2020; Covid-Investigation Team, 2020; Liu et al., 2020; National Centre for Infectious Diseases and Chapter of Infectious Disease Physicians / Academy of Medicine in Singapore, 2020; Singanayagam et al., 2020; Wolfel et al., 2020). Unveröffentlichte Daten aus dem RKI zeigen ebenfalls, dass die Virusanzucht 10 Tage nach Symptombeginn nur äußerst selten gelang (> 230 untersuchte Proben). Andererseits kann replikationsfähiges Virus bei schwer erkrankten Patienten sowie bei Vorliegen disponierender Faktoren wie z.B. Immundefekten über Zeiträume >10 Tage nachgewiesen werden. Bei hospitalisierten Patienten mit schweren klinischen Verläufen ist über erfolgreiche Virusanzucht bis zum Tag 20 nach Symptombeginn berichtet; hierbei lag die Anzuchtwahrscheinlichkeit ab Tag 15 unter 5% (van Kampen et al., 2020).
Im Gegensatz zu replikationsfähigem Virus ist SARS-CoV-2 virale RNA bei vielen konvaleszenten Patienten noch Wochen nach Symptombeginn in der RT-PCR nachweisbar (Xiao et al., 2020; Zheng et al., 2020; Zhou et al., 2020). Dass diese positiven RT-PCR-Ergebnisse bei konvaleszenten Patienten nicht zwingend mit Kontagiosität gleichzusetzen sind, wurde mehrfach gezeigt, zum einen durch die parallele Durchführung von PCR und Virusanzucht (Bullard et al., 2020; Covid-Investigation Team, 2020; Singanayagam et al., 2020; Wolfel et al., 2020) und zum anderen durch eine großangelegte Studie des koreanischen CDC, die unter anderem Kontaktpersonen von genesenen Patienten mit erneut positiver PCR untersuchte (Korea Centers for Disease Control, 2020).
Einige Arbeitsgruppen haben sich mit der Korrelation der Virusgenomlast im Untersuchungsmaterial (z. B. Rachenabstrich) und der Anzüchtbarkeit der in der Probe enthaltenen Viren in Zellkultur als Maß für die Infektiosität beschäftigt. Diese Arbeiten legen einen Zusammenhang zwischen Ct-Wert in der RT-PCR und Anzüchtbarkeit in Zellkultur nahe, der z. B. bei der Bewertung von anhaltend positiven PCR-Ergebnissen hilfreich sein kann. Aus veröffentlichten Untersuchungen lassen sich “cut-off” Werte im Bereich von <10^6Genomkopien/ml (van Kampen et al., 2020; Wolfel et al., 2020) bzw. Ct-Werte im jeweils verwendeten Testsystem von 31 - 34 ableiten (Arons et al., 2020; La Scola et al., 2020; National Centre for Infectious Diseases and Chapter of Infectious Disease Physicians / Academy of Medicine in Singapore, 2020).
Ergebnisse (bisher unveröffentlicht) aus der Diagnostik am RKI zeigen, dass der Verlust der Anzüchtbarkeit in Zellkultur mit einer per real-time PCR ermittelten RNA Menge von <250 Kopien/5 µL RNA-Eluat einherging. Diese RNA-Konzentration entsprach im verwendeten Testsystem einem Ct-Wert >30 (Erläuterung s. *).
Bei der Beurteilung der Übertragbarkeit der o. g. Ergebnisse auf die eigenen Befunde sind stets der Zeitpunkt der Probennahme in Bezug auf den Krankheitsverlauf, die Qualität sowie die Art des Materials bzw. der Abstrichort, die Aufarbeitung und das verwendete Testsystem zu berücksichtigen. Bei Einsatz quantitativer Methoden, die keinen Ct-Wert generieren, muss zur Vergleichbarkeit mit quantifizierten RNA-Standards validiert werden, qualitative Methoden lassen die hier erforderliche Aussage nicht zu.
Testungen im Zusammenhang mit einem erhöhten Expositionsrisiko: Das individuelle Expositions- bzw. Infektionsrisiko ist von der epidemiologischen Lage am Aufenthaltsort, dem jeweiligen Verhalten sowie der Disposition für die Infektion abhängig.
So können Reisen in Risikogebiete das SARS-CoV-2-Expositionsrisiko gegenüber dem Wohnort erhöhen, z. B. aufgrund höherer Prävalenz im Reiseland oder veränderten Risikoverhaltens und höherer Zahl sozialer Kontakte im Urlaub. Auch längere Schiffs-, Bahn , Bus- und Flugreisen können mit erhöhtem Expositionsrisiko einhergehen.
Bei Testungen in diesem Zusammenhang muss berücksichtigt werden, dass SARS-CoV-2-Tests in der praktischen Anwendung keine 100%ige Sensitivität aufweisen und das Ergebnis zudem vom Zeitpunkt der Testung nach Infektion abhängig ist (Kucirka et al., 2020; Woloshin et al., 2020) (siehe auch oben: "Ein negatives PCR-Ergebnis schließt die Möglichkeit einer Infektion mit SARS-CoV-2 nicht aus."). Zudem ist unmittelbar nach Ansteckung ein diagnostischer Nachweis noch nicht möglich, da in dieser Phase der Infektion noch keine nachweisbare Vermehrung des Virus im oberen Respirationstrakt erfolgt. Das konkrete Restrisiko bei negativem Testergebnis ist somit von vielen Faktoren abhängig (s. Vortestwahrscheinlichkeit, die neben dem Zeitpunkt der Testung auch von der Prävalenz der Infektion und dem Verhalten (!) am Aufenthaltsort abhängig ist, sowie, wie bei jedem diagnostischen Verfahren, von der Sensitivität des Tests).
Es ist daher hilfreich, bei der Bewertung von Test-Ergebnissen diese Aspekte zu berücksichtigen. Die Zusammenhänge lassen sich in Form der Wahrscheinlichkeit, dass eine negativ getestete Person doch mit SARS-CoV-2 infiziert bzw. ansteckend ist, mathematisch fassen. Eine Testung am Tag 1 nach erfolgter Infektion kann diese Infektion regelhaft noch nicht erkennen. Erst ab einem Intervall von etwa 3 Tagen nach einer übertragungsrelevanten Exposition trägt ein negativer Test zur besseren Einschätzung des Vorliegens bzw. nicht Vorliegens einer Infektion bei, d. h. es sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass bei einer negativ getesteten Person ohne Symptome eine Infektion vorliegt.
Eine zweimalige bzw. zeitversetzte Testung (z. B. am Tag 5 bis 7 nach Exposition) erhöht die Aussagekraft und reduziert das Restrisiko relevant. Am geringsten ist das Restrisiko, wenn nach Exposition eine 14-tägige Quarantäne erfolgt ist (auch ohne Testung) (von Kleist et al., 2020).
Gemäß § 7 (1) IfSG sind der direkte und indirekte Nachweis von SARS-CoV-2 meldepflichtig, soweit der Nachweis auf eine akute Infektion hinweist.
Im Vordergrund steht der direkte Erregernachweis. Mit den derzeit am Markt befindlichen serologischen Tests kann bei einmaliger Untersuchung nicht ausreichend sicher festgestellt werden, ob eine akute Infektion vorliegt. Sollte im Rahmen einer Untersuchungsserie bei einer Person eine Serokonversion oder eine deutliche Titerzunahme für IgG- oder Gesamt-Antikörper in demselben Testverfahren festgestellt werden (Abstand der beiden Tests maximal 30 Tage), kann dies insbesondere bei entsprechender Symptomatik auf eine akute Infektion hinweisen. Der einmalige Nachweis von IgM (oder IgA) lässt nicht sicher auf eine akute Infektion schließen. Die Bewertung, ob der Nachweis auf eine akute Infektion hinweist, muss unter Berücksichtigung der Eigenschaften der jeweils verwendeten Tests, ggf. durchgeführten Voruntersuchungen und anamnestischen Angaben durch das diagnostizierende Labor im Rahmen des laborärztlichen Befundes erfolgen.
Die Interpretation der Daten würde erleichtert, wenn neben den für die virologisch/mikrobiologische Diagnostik essentiellen Informationen, folgende ergänzende Angaben auf dem Probenbegleitschein vermerkt würden:
Testindikation:
![Abb.: Orientierender Überblick über Angaben zum Nachweis infektiöser Viren im Kontext von anderen Laborparametern bei COVID-19 (siehe auch Text, [Ziffern] verweisen auf Referenzen).](/web/20201118130454im_/https://www.rki.de/SharedDocs/Bilder/InfAZ/neuartiges_Coronavirus/Grafik_Erregernachweis.png;jsessionid=8CA2A813DA7B118AF87669DF84DF174C.internet061?__blob=normal&v=12 "Abb.: Orientierender Überblick über Angaben zum Nachweis infektiöser Viren im Kontext von anderen Laborparametern bei COVID-19 (siehe auch Text, [Ziffern] verweisen auf Referenzen).")
Abb.: Orientierender Überblick über Angaben zum Nachweis infektiöser Viren im Kontext von anderen Laborparametern bei COVID-19 (siehe auch Text, [Ziffern] verweisen auf Referenzen).
Zum Vorgehen bei Patienten mit bestätigter SARS-CoV-2-Infektion s. www.rki.de/covid-19
Arbeitsgemeinschaft zur Coronavirus-Diagnostik, Institut für Virologie der Charité und Robert Koch- Institut:
Prof. Dr. C. Drosten (Leiter)
Dr. Victor M. Corman (Stellv. Leiter)
Institut für Virologie
Campus Charité Mitte
Charité Universitätsmedizin Berlin
Adresse für Probeneinsendungen:
Labor Berlin – Charité Vivantes GmbH
Sylter Staße 2
13353 Berlin
Einsendeschein: Formular auf der Homepage des Konsiliarlabors (PDF-Datei)
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Zentrum für Biologische Gefahren und Spezielle Pathogene 1 (Hochpathogene Viren)
Fachgebiet 17 (Influenzaviren und weitere Viren des Respirationstraktes)
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Einsendeschein: Begleitschein zur Einsendung von Probenmaterial für die Diagnostik von SARS-CoV-2 (PDF, 119 KB, Datei ist nicht barrierefrei)
Die Gesellschaft für Virologie listet eine Reihe von universitären und öffentlichen Laboratorien in verschiedenen Bundesländern als weitere Ansprechpartner zu Fragen der SARS-CoV-2 Diagnostik auf.
* Dabei entsprachen 250 SARS-CoV-2 RNA Kopien unter folgenden Bedingungen einem Ct-Wert von 30: Abstrichtupfer wurden in 1 mL Flüssigkeit (Medium, PBS) resuspendiert, davon 140 µL mit QIAamp Viral RNA Mini Kit extrahiert und die RNA in 60 µL eluiert. 5 µL RNA-Eluat (entsprechend ca. 250 Kopien SARS-CoV-2 RNA) ergaben in der E-Gen PCR (Corman et al.) einen Ct-Wert von 30. Für abweichende Volumina anderer Protokolle und Testsysteme muss entsprechend umgerechnet bzw. validiert werden. Jedoch zeigte ein Vergleich von 10 PCR-Kits bzw. RT-PCR-Reagenzien an 5 verschiedenen PCR-Geräten bei Amplifikation verschiedener Gene des SARS-CoV-2, dass die Messung von 5 µL RNA aus dem oben genannten Extraktions-Protokoll eine Standardabweichung von <1,0 Ct im Ct-Bereich um 30 aufwies. Dies weist auf eine gute Reproduzierbarkeit bei Anwendung verschiedener Methoden hin, entbindet die Laboratorien aber nicht von einer Überprüfung in Bezug auf die eigenen Methoden.
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