Testen

Das Virus in der Probe nachweisen:

Hier gibt es zwei verschiedene Methoden um eine Covid19 Infektion nachzuweisen, zum einen über den Nachweis von Virus-Eiweißen (Antigen-Tests) oder von Virus-Erbmaterial, der RNA.

Die Antigen-(Schnell) Tests sind inzwischen weit verbreitet. Sie haben den Nachteil, dass der sichere Nachweis über das Virus nur bei einer hohen Viruslast in der Probe möglich ist. In diesem Fall bedeuten viele Viren, dass jemand bereits ansteckend ist. Zudem kann nicht leicht hergeleitet werden, warum die gebräuchlichen Antigen-Schnelltests teilweise so unzuverlässig sind, insbesondere wenn ein Antigentests mit einer wenig zuverlässigen Probenentnahme kombiniert wird, z.B. bei einer Probenentnahme über Speichel oder in der vorderen Nasenhöhle.

Die PCR gilt als der Goldstandard zum Nachweis von SARS-CoV-2, da sie in der Lage ist selbst geringste Mengen des Virus-Genmaterials sehr empfindlich nachzuweisen. Theoretisch reicht ein einzelnes Molekül bzw. Viruspartikel aus, damit die PCR anschlägt. Die Moleküle müssen sich allerdings auch wirklich im Abstrichmaterial befinden und nicht nur im Rachen, d.h. die Methode steht und fällt damit, wie gut der Abstrich gemacht wurde.

Wie funktioniert die PCR?

Die PCR (polymerase chain reaction) basiert auf dem in der Natur vorkommenden Mechanismus der DNA-Replikation, der zum Beispiel bei der Zellteilung vorkommt. Hierbei werden beide Einzelstränge der DNA-Doppelhelix erst getrennt und dann von von einem Enzym namens DNA-Polymerase, je zu einem neuen Doppelstrang vervollständigt.

Da das Corona-Virus ein RNA-Virus ist, muss die Virus-RNA im ersten Schritt, der sogenannten „reversen Transkription“, in DNA umgewandelt werden. Dieser Schritt wird auch mit „RT“ abgekürzt, daher auch die Bezeichnung „RT-PCR“, manchmal auch mit RT-qPCR bezeichnet. Das „q“ steht hier für „quantitativ“.

Bei der PCR wird der RNA-Doppelstrang des Virus erst durch Hitze in 2 Einzelstränge zerlegt. Dann binden sogenannte Primer (kurze Nukleotidsequenzen) an den Startpunkt des zu kopierenden Gens. Sie markieren den Ort, ab dem das Gen repliziert werden soll (bei einem Reißverschluss also wie der Reißverschlussanfang). Von dort baut die DNA-Polymerase neue Nukleotide (DNA-Bestandteile) an (beim Reißverschluss also wie neue Zinken), so dass am Ende zwei Doppelstränge vorhanden sind. Bei der sogenannten „real-time“ PCR werden bei diesem Schritt zusätzlich noch licht-emitierende Nukleotide eingebaut, die von der DNA-Polymerase beim Einbau aktiviert werden und deren Konzentration die PCR-Maschine nach jedem Durchlauf („cycle“) anhand der Stärke des ausgesendeten Lichts misst. Jeder Durchlauf führt im Idealfall also zu einer Verdoppelung des DNA-Materials, sodass bspw. nach fünf Durchläufen das 32-fache und nach 10 Durchgängen bereits das 1024-fache des Ausgangsmaterials vorhanden sind. Irgendwann, beim Überschreiten eines bestimmten Schwellenwertes, wird die DNA schließlich für die Maschine „sichtbar“.

Befindet sich in der Probe kein Virus, findet der Primer keinen Ansatzpunkt und auch nach vielen Durchgängen wird keine DNA vermehrt, keine Licht aussendenden Nukleoide (Bausteine) eingebaut und entsprechend ist die Probe negativ.

Befindet sich wenig Virus in der Probe, braucht es viele Durchgänge, also viele Zyklen, bis die Lichtreaktion messbar wird, z.B. 30 Durchgänge.

Befindet sich viel Virus in der Probe, sind vielleicht nur 10 oder 20 Durchgänge notwendig, um die Lichtreaktion messen zu können.

Der ct-Wert bezeichnet die Anzahl der Durchgänge und ist damit ein grober Indikator dafür, wieviel Virus-Erbgut sich in der Probe befand. Dementsprechend ist ein niedriger ct-Wert ein Hinweis für eine hohe Viruskonzentration. Für die Aussage, ob eine Coronainfektion vorliegt, ist dies aber weniger wichtig, da bei der qualitativen Analyse im Vordergrund steht, ob eine Infektion vorliegt.