Was ist der Unterschied zwischen einem PCR- und einem Antigen-COVID-19-Test? Ein Molekularbiologe erklärt.

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel, der am 8. November 2021 veröffentlicht wurde.

Zu diesem Zeitpunkt der Pandemie haben Sie oder jemand, den Sie kennen, wahrscheinlich mindestens einen COVID-19-Test erhalten. Aber wissen Sie, welche Art von Test Sie gemacht haben und welche Stärken und Schwächen diese verschiedenen Tests haben?

Ich bin Molekularbiologe und seit April 2020 Teil eines Teams, das an einem von den National Institutes of Health finanzierten Programm namens RADx arbeitet, das Innovatoren bei der Entwicklung von Schnelltests unterstützt, um zu erkennen, ob eine Person mit SARS-CoV infiziert ist. 2, das Virus, das COVID-19 verursacht.

Zur Diagnose einer Infektion mit SARS-CoV-2 werden hauptsächlich zwei Arten von Tests eingesetzt: molekulare Tests – besser bekannt als PCR-Tests – und Antigentests. Jeder erkennt einen anderen Teil des Virus und wie er funktioniert, beeinflusst die Geschwindigkeit und relative Genauigkeit des Tests. Was sind also die Unterschiede zwischen diesen Arten von Tests?

Auf der Suche nach genetischen Beweisen

Der erste Schritt bei beiden Testarten besteht darin, eine Probe vom Patienten zu entnehmen. Dies kann ein Nasentupfer oder etwas Speichel sein.

Bei PCR-Tests erfolgt im nächsten Schritt die Vervielfältigung des genetischen Materials, sodass auch geringe Mengen an Coronavirus-Genen in der Probe des Patienten nachgewiesen werden können. Dies geschieht mithilfe einer Technik namens Polymerase-Kettenreaktion. Ein Mitarbeiter im Gesundheitswesen entnimmt die Probe und behandelt sie mit einem Enzym, das RNA in doppelsträngige DNA umwandelt. Anschließend wird die DNA mit einer Lösung vermischt, die ein Enzym namens Polymerase enthält, und erhitzt, wodurch sich die DNA in zwei einzelsträngige DNA-Stücke trennt. Die Temperatur wird gesenkt und die Polymerase bindet mit Hilfe eines kleinen Stücks Leit-DNA, einem sogenannten Primer, an die einzelsträngige DNA und kopiert sie. Die Primer stellen sicher, dass nur Coronavirus-DNA amplifiziert wird. Sie haben nun aus dem ursprünglichen RNA-Stück zwei Kopien der Coronavirus-DNA erstellt.

Labormaschinen wiederholen diese Heiz- und Kühlzyklen 30 bis 40 Mal und verdoppeln so die DNA, bis eine Milliarde Kopien des Originalstücks vorliegen. Die amplifizierte Sequenz enthält einen fluoreszierenden Farbstoff, der von einer Maschine gelesen wird.

Die verstärkende Eigenschaft der PCR ermöglicht es dem Test, selbst die kleinste Menge an genetischem Material des Coronavirus in einer Probe erfolgreich nachzuweisen. Dies macht es zu einem hochempfindlichen und genauen Test. Mit einer Genauigkeit von nahezu 100 % ist es der Goldstandard für die Diagnose von SARS-CoV-2.

Allerdings weisen PCR-Tests auch einige Schwächen auf. Sie erfordern einen erfahrenen Labortechniker und spezielle Ausrüstung, um sie durchzuführen, und der Amplifikationsprozess kann von Anfang bis Ende eine Stunde oder länger dauern. Normalerweise können nur große, zentralisierte Testeinrichtungen – wie Krankenhauslabore – viele PCR-Tests gleichzeitig durchführen. Zwischen Probenentnahme, Transport, Amplifikation, Nachweis und Berichterstattung kann es zwischen 12 Stunden und fünf Tagen dauern, bis eine Person Ergebnisse erhält. Und schließlich sind sie mit 100 US-Dollar oder mehr pro Test nicht billig.

Antigentests

Schnelle und genaue Tests sind unerlässlich, um ein hochansteckendes Virus wie SARS-CoV-2 einzudämmen. PCR-Tests sind genau, es kann jedoch lange dauern, bis Ergebnisse vorliegen. Antigentests, die andere wichtige Art von Coronavirus-Tests, sind zwar viel schneller, aber weniger genau.

Antigene sind Substanzen, die den Körper dazu veranlassen, eine Immunantwort auszulösen – sie lösen die Bildung von Antikörpern aus. Bei diesen Tests werden im Labor hergestellte Antikörper verwendet, um nach Antigenen des SARS-CoV-2-Virus zu suchen.

Um einen Antigentest durchzuführen, behandeln Sie zunächst eine Probe mit einer Flüssigkeit, die Salz und Seife enthält, die Zellen und andere Partikel aufbricht. Anschließend trägt man diese Flüssigkeit auf einen Teststreifen auf, auf dem in einer dünnen Linie Antikörper gegen SARS-CoV-2 aufgemalt sind.

Genau wie Antikörper in Ihrem Körper binden die Antikörper auf dem Teststreifen an jedes Antigen in der Probe. Binden die Antikörper an Coronavirus-Antigene, erscheint auf dem Teststreifen eine farbige Linie, die auf das Vorhandensein von SARS-CoV-2 hinweist.

Antigentests haben eine Reihe von Stärken. Erstens sind sie so einfach zu bedienen, dass auch Menschen ohne spezielle Ausbildung sie durchführen und die Ergebnisse interpretieren können – sogar zu Hause. Sie liefern außerdem schnell Ergebnisse, typischerweise in weniger als 15 Minuten. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass diese Tests mit etwa 10 bis 15 US-Dollar pro Test relativ kostengünstig sein können.

Antigentests haben einige Nachteile. Je nach Situation können sie ungenauer sein als PCR-Tests. Wenn eine Person Symptome zeigt oder viele Viren in ihrem Körper hat, sind Antigentests sehr genau. Im Gegensatz zu molekularen PCR-Tests verstärken Antigentests jedoch nicht das Gesuchte. Das bedeutet, dass in der Probe genügend virales Antigen vorhanden sein muss, damit die Antikörper auf dem Teststreifen ein Signal erzeugen. Wenn sich eine Person im Anfangsstadium der Infektion befindet, befinden sich noch nicht viele Viren in der Nase und im Rachen, aus denen die Proben entnommen werden. Daher können Antigentests frühe Fälle von COVID-19 übersehen. In diesem Stadium zeigt eine Person auch keine Symptome, sodass die Wahrscheinlichkeit größer ist, dass sie nicht weiß, dass sie infiziert ist.

Mehr Tests, besseres Wissen

Einige Antigentests sind bereits rezeptfrei erhältlich, und am 4. Oktober 2021 erteilte die Food and Drug Administration die Notfallgenehmigung für einen weiteren Antigentest für zu Hause. Die US-Regierung drängt auch darauf, diese Tests der Öffentlichkeit besser zugänglich zu machen.

Bei RADx, dem Projekt, an dem ich beteiligt bin, führen wir derzeit klinische Studien durch, um besser zu verstehen, wie Antigentests in verschiedenen Infektionsstadien funktionieren. Je mehr Datenwissenschaftler wissen, wie sich die Genauigkeit im Laufe der Zeit verändert, desto effektiver können diese Tests eingesetzt werden.

Das Verständnis der Stärken und Grenzen sowohl von PCR- als auch von Antigentests und des Zeitpunkts ihrer Anwendung kann dabei helfen, die COVID-19-Pandemie unter Kontrolle zu bringen. Wenn Sie also das nächste Mal einen COVID-19-Test durchführen lassen, wählen Sie den für Sie geeigneten Test aus.

Geschrieben von Nathaniel Hafer, Assistenzprofessor, Programm für Molekulare Medizin, UMass Chan Medical School.