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Hinweise zur Testung von Patienten auf Infektion mit dem neuartigen Coronavirus SARS-CoV-2

Stand: 17.11.2021

Letzte Aktualisierung: Ergänzungen und Änderungen in den Abschnitten

  • Probenmaterial zum direkten Erregernachweis
  • Antigentests
  • Antikörpernachweise (Indirekter Nachweis einer Infektion)
  • Erkenntnisse zur Ausscheidungskinetik des Virus im Verlauf der Infektion

Für eine Information zu grundlegenden Eigenschaften des SARS-CoV-2 verweisen wir auf ein separates Dokument auf der RKI-Webseite.

Probenmaterial zum direkten Erregernachweis

Abstriche aus Nasopharynx, Oropharynx und Probenmaterial aus den tiefen Atemwegen

Bei Verdacht auf das Vorliegen einer Infektion mit dem Coronavirus SARS-CoV-2 sollten je nach klinischer Situation und Fragestellung Untersuchungsmaterial aus den oberen Atemwegen und, falls möglich und klinisch geboten, Proben aus den tiefen Atemwegen entnommen werden (Schutzmaßnahmen beachten).

Obere Atemwege:

  1. Nasopharynx-Abstrich (Nasen-Rachen-Abstrich)
  2. Oropharynx-Abstrich (Rachenabstrich)

Tiefe Atemwege:

  • Bronchoalveoläre Lavage
  • Sputum (bei Patienten mit produktivem Husten; Arbeitsschutz beachten)
  • Trachealsekret

Nasopharynx-Abstriche stellen die derzeitige Referenzmethode der Probenentnahme für den Nachweis von SARS-CoV-2 aus dem oberen Respirationstrakt dar (WHO, 2020b). 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 der molekularen Diagnostik. Ggf. können Rachen- und Nasenabstrich kombiniert werden.

Speichel, Rachenspülwasser

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 weniger Erfahrungswerte zu diesen Materialien vorliegen und, je nach Entnahme- bzw. Laborprotokoll (z.B. Art des sich anschließenden Testverfahrens), die Sensitivität bei Verwendung dieser Materialien der Referenzmethode (s. oben) mehr oder weniger ausgeprägt unterlegen sein kann. Für beidseitige Nasenabstriche wurde in einer Studie eine Sensitivität der PCR von 94-96% im Vergleich zur Referenzmethode 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 der PCR- Diagnostik feststellten (Huber et al., 2021; Rao et al., 2020; Teo et al., 2021; Wyllie et al., 2020). Die Gewinnung erfolgt hier ggf. auch in Form eines „Lolli-Tupfers“ im Rahmen von PCR-Pooltestungen (Seifried et al., 2021b).
Für Rachenspülwasser deuten wenige Veröffentlichungen auf eine mit nasopharyngealen Abstrichen vergleichbare Sensitivität der PCR 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.

Die Angaben zur Eignung der genannten Proben sind nicht unmittelbar auf die Anwendung eines Antigennachweises zu übertragen. Hier müssen die Angaben des Herstellers sowie die Ergebnisse unabhängiger Validierungsstudien zur Eignung des Materials berücksichtigt werden (Brümmer et al., 2021).

Angeleitete Selbstbeprobung

Eine unter fachkundiger Anleitung und Beobachtung erfolgende Selbstbeprobung durch die zu untersuchende Person kann eine Exposition für das Gesundheitspersonal verringern. Bei rund 500 Patienten zeigten angeleitete, selbstentnommene beidseitige vordere Nasenabstrichen und Abstriche der mittleren Nasenmuschel gute Übereinstimmung mit dem durch medizinisches Personal entnommenen Nasenrachenabstrich in der SARS-CoV-2 PCR-Testung (Tu et al., 2020).

Probenentnahme und -Lagerung

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 und des Herstellers des Tests. Wir verweisen außerdem auf die Empfehlungen des Ausschusses für Biologische Arbeitsstoffe zu Arbeitsschutzmaßnahmen bei der point-of-care SARS-CoV-2 Diagnostik.

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.

Bei der Anwendung von POCT sind die Angaben des Herstellers hinsichtlich der dabei zu beachtenden Temperatur zu berücksichtigen (s. auch unten bei Antigentests).

Verpackung und Versand

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:

  1. Primärverpackung = Probengefäß (z. B. Tupferröhrchen oder Monovette)
  2. Sekundärverpackung = Schutzgefäß (flüssigkeitsdicht verschraubtes Plastikröhrchen, darin saugfähiges Material)
  3. Außenverpackung = Kistenförmige Verpackung

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.

Arbeitsschutz: Empfehlungen zum Umgang mit Probenmaterial

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.

Zur Durchführung von POCT liegt eine Handreichung des ABAS vor.

Probenbegleitschein

Die Interpretation der Analyseergebnisse wird erleichtert, wenn neben den für die virologisch/mikrobiologische Diagnostik absolut essentiellen Begleitinformationen, folgende ergänzende Angaben auf dem Probenbegleitschein vermerkt würden:

  • Symptome: ja/nein; Symptombeginn
  • Vollständig geimpft: ja/ nein
  • Testindikation:

    • Reiserückkehrer (Risikogebiet)
    • Kontaktperson Kategorie I (Zeitpunkt des Kontaktes)
    • Ausbruchgeschehen
    • Mitarbeiter/in im Gesundheitswesen (§23 IfSG)
    • Aufnahme in ein Krankenhaus (§23 IfSG)
    • Aufnahme in ein Heim (Pflegeheim)
    • Gemeinschaftseinrichtung (§36 IfSG)

Direkter Erregernachweis durch RT-PCR

Allgemein

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 auch 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.

Indikationen zur Testung

Testung bei klinischem Verdacht

Die Infektion mit SARS-CoV-2 weist ein breites aber unspezifisches Symptomspektrum auf. Fieber und Husten sind wichtige Leitsymptome, doch können auch andere Symptome im Zusammenhang mit den konkreten Umständen wegweisend sein.

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. als ergänzende Handreichung hierzu auch das jeweils aktuelle Flussschema des RKI sowie die Angaben der KBV zur Vergütung der Leistungen für Ärzte). Dies gilt unabhängig vom Impfstatus des Patienten. Gerade bei älteren Personen kann die Erkennung von Symptomen schwierig sein (Arons et al., 2020; Graham et al., 2020; McMichael et al., 2020).

Der Nachweis von SARS-CoV-2 ermöglicht im Einzelfall eine ätiologisch begründete Einschätzung zum Auftreten möglicher Komplikationen (z.B. thromboembolische Komplikationen, die Entwicklung eines ARDS) sowie die spezifische Beratung zum Verhalten im Hinblick auf die mögliche Weiterverbreitung etwa auf gefährdete Personen im (z.B. häuslichen) Umfeld des Patienten sowie zur Überwachung des Krankheitsverlaufes. Eine Diagnostik sollte unter Berücksichtigung der epidemischen Situation durchaus niederschwellig indiziert werden. Bei entsprechendem klinischem Verdacht ist es sinnvoll, die Probe ggf. differentialdiagnostisch auch auf andere saisonal relevante respiratorische Erreger (z. B. Influenzavirus und/ oder RSV) zu untersuchen.

Testung prä- oder asymptomatischer Personen

Weitere Indikationen zur Testung können sich aus epidemiologischen Fragestellungen ableiten. Von einer massenhaften Testung von asymptomatischen Personen wird aufgrund der unklaren Aussagekraft eines negativen Ergebnisses (lediglich Momentaufnahme) in der Regel abgeraten. Im Rahmen der Nationalen Teststrategie sind Situationen und Lebensbereiche definiert, in denen ein Screening zur Erkennung sonst unerkannter Fälle als Instrument zur Verminderung der Weiterverbreitung eingesetzt werden kann. Ein Anlass zur Testung von prä- bzw. asymptomatischen Personen ist auch die Fallfindung unter Personen, die z.B. im Rahmen der Ermittlungen durch das Gesundheitsamt als enge Kontaktperson 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 ist es im stationären Bereich sinnvoll, Patienten vor/bei Aufnahme bzw. Mitarbeitende 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).

Weitere Informationen zur Testung asymptomatischer Personen finden sich im Kapitel „Bemerkungen zur Interpretation von Laborergebnissen“, Abschnitt „Testungen im Zusammenhang mit einem erhöhten Expositionsrisiko“.

Auf die jeweils aktuellen Verlautbarungen der zuständigen Stellen der Länder und die Nationale Teststrategie wird ausdrücklich hingewiesen.

Lollitests
Eine einfache und nicht-invasive Probenentnahmetechnik stellt die Testung mittels sogenannter Lollitests dar, bei denen für ca. 30 Sekunden an einem Abstrichtupfer gelutscht bzw. der Abstrichtupfer im Mund hin- und herbewegt wird. Für präventive Testungen werden diese Tupfer im PCR-Pool-Verfahren getestet. Dieses Verfahren ist insbesondere für jüngere Kinder (Kita- und Grundschulalter) sehr gut geeignet (Dewald et al., 2021; Seifried et al., 2021b).

Testung bei geimpften Personen

Immunität liegt nach Infektion oder Impfung in unterschiedlichen Ausprägungen und Dauer vor. Schutz vor Erkrankung (funktionale bzw. protektive Immunität) ist nicht gleichbedeutend mit Schutz vor Infektion (sterile Immunität). Respiratorische Viren induzieren im allgemeinen funktionale Immunität, jedoch keine anhaltende sterile Immunität. Sterile Immunität wird nach derzeitigem Kenntnisstand im Wesentlichen über neutralisierende Antikörper vermittelt (Pollard and Bijker, 2021). Die Aktivität neutralisierender Antikörper erreicht innerhalb der ersten 2 Monate nach natürlicher Infektion bzw. Impfung ihren Höchststand (Anand et al., 2021; Dan et al., 2021; Doria-Rose et al., 2021; Marot et al., 2021). Die Schutzwirkung (Dauer und Umfang) einer Impfung hängt von verschiedenen Faktoren ab, z. B. vom individuellen Immunstatus; dem Zeitintervall, das seit Impfung vergangen ist; dem eingesetzten Impfstoff; der Präsenz von Antikörpern am Ort der Infektion; dem Alter des Geimpften; der Infektionsdosis bei Exposition; und der infizierenden Virusvariante.

Die im Rahmen der Zulassung bzw. zeitnah danach bekanntgewordenen Leistungsparameter haben für alle in Deutschland zugelassenen SARS-CoV-2 Impfstoffe Sicherheit, Schutz vor symptomatischer Erkrankung und sehr gute Effektivität gegen schwere Erkrankung und Tod demonstriert (Baden et al., 2021; Polack et al., 2020; Voysey et al., 2021). Die Impfstoffe induzieren also eine funktionale Immunität. Inwieweit sie vor jeglicher, d.h. auch asymptomatischer oder mild symptomatischer Infektion (und Weitergabe des Virus) schützen, wurde im Rahmen der Zulassungsstudien nicht hinreichend erfasst. Vorabveröffentlichte Beobachtungsstudien zu dieser Fragestellung beschreiben für mRNA-Impfstoffe Werte zwischen 42% (95% Konfidenzintervall: 13-62%) und 90% (68%–97%) im Hinblick auf PCR-positive Infektionen (einschließlich asymptomatischer Infektionen durch die SARS-CoV-2 Delta (B.1.617.2)-variante) (Pritchard et al., 2021; Puranik et al., 2021; Regev-Yochay et al., 2021; Tang et al., 2021; Thompson et al., 2021). Für symptomatische Infektionen mit der Deltavariante sind in ersten Beobachtungsstudien Impf-Effektivitätswerte von mindestens 56% (41-67%) beschrieben (Lopez Bernal et al., 2021; Tang et al., 2021). Für einen Vektorimpfstoff wurde eine Effektivität von 51% (41-59%) gegen PCR-positive Infektionen ermittelt (Emary et al., 2021). Die jeweils aktuellen verfügbaren Daten werden an entsprechenden Fundstellen veröffentlicht (Harder et al., 2021).

Vor Aufkommen der Deltavariante zeigten sich in mehreren Studien höhere Ct-Mittelwerte in der PCR-Untersuchung des Abstrichmaterials bei geimpften Infizierten im Vergleich zu ungeimpften Infizierten, ein Hinweis auf geringere durchschnittliche Viruslasten bei geimpften Infizierten. Für einen Teil der geimpften Infizierten wurden allerdings auch übertragungsrelevante Ct-Werte gefunden (dazu ist anzumerken, dass Ct-Werte nicht standardisiert sind und dass bisherige Studien zur Assoziation mit Infektiosität/Kontagiosität auf nicht immunisierten Studienpopulationen beruhen) (Emary et al., 2021; Pritchard et al., 2021; Regev-Yochay et al., 2021). Für die Deltavariante weisen erste Studien unter geimpften und ungeimpften Infizierten darauf hin, dass in der frühen Infektionsphase vergleichbare Viruskinetiken mit ähnlichen Spitzenwerten bestehen, während in der späten Infektionsphase bei Geimpften ein etwas rascherer Abfall der Viruslasten erfolgt (bei geimpften Infizierten also eine etwas kürzere Gesamtausscheidungsdauer zu beobachten ist) (Chia et al., 2021; Kissler et al., 2021b).

Geimpfte Personen weisen häufiger asymptomatische und paucisymptomatische Verläufe auf (z.B. Präsentation mit Schnupfen, Hals- oder Kopfschmerzen [siehe https://covid.joinzoe.com/post/new-top-5-covid-symptoms]) als ungeimpfte Personen (Antonelli et al., 2021). Testkonzepte in besonders vulnerablen Bereichen müssen dies berücksichtigen und behalten, unabhängig vom Impfstatus, eine wichtige Bedeutung.

Zur Testung geimpfter Kontaktpersonen verweisen wir auf das RKI Dokument Kontaktpersonen-Nachverfolgung (KP-N) bei SARS-CoV-2-Infektionen.

Testung bei genesenen Personen

Reinfektionen bei genesenen Personen kommen vor (Cavanaugh et al., 2021; Hansen et al., 2021), weswegen auch für genesene Personen mit Symptomen eine Testung empfohlen wird. In derartigen Fällen dient eine Sequenzierung des Virusgenoms der Charakterisierung relevanter Virusveränderungen. Zur Testung genesener Kontaktpersonen verweisen wir auf das RKI Dokument Kontaktpersonen-Nachverfolgung (KP-N) bei SARS-CoV-2-Infektionen.

Leistungsparameter Diagnostischer Tests

Allgemein

Generell wird die Richtigkeit des Ergebnisses von diagnostischen Tests neben der analytischen Qualität des Tests auch von der Qualität der Probe (präanalytische Aspekte) sowie von der Verbreitung einer Erkrankung/ der Infektion beeinflusst (s. Nachweisgrenze des Tests sowie positiven und negativen prädiktiven Wert des Tests bei jeweils gegebener Prävalenz). 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 aktuellen Lageberichte des RKI hingewiesen.

Spezifität

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 auch im Hinblick auf die Meldung ermöglichen.

Sensitivität

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.

Qualitätssicherung in der Molekularen Diagnostik

Die Labore sind gehalten, regelmäßig an entsprechenden Ringversuchen teilzunehmen.
(KBV: Nukleinsäurenachweis des Betacoronavirus 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; Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen)

Für die Qualitätssicherung in der molekularen 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; so lässt sich der Bezug auf publizierte Daten zur Replikationsfähigkeit des in der Probe enthaltenen Virus in geeigneten Zellkulturen erleichtern (s. unten). 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

Quantitative Bezugsproben

Allgemein

In einer Kooperation zwischen dem Robert Koch-Institut, Abteilung für Infektionskrankheiten und Zentrum für Biologische Gefahren und Spezielle Pathogene/Hochpathogene Viren, dem Konsiliarlabor für Coronaviren am Institut für Virologie der Charité - Universitätsmedizin Berlin, INSTAND e.V. als Referenzinstitution der Bundesärztekammer für die externe Qualitätssicherung in medizinischen Laboratorien, der ad hoc-Gruppe der Gemeinsamen Diagnostikkommission der Deutschen Vereinigung zur Bekämpfung der Viruskrankheiten (DVV) und der Gesellschaft für Virologie (GfV) bietet INSTAND e.V. für alle deutschen Laboratorien für die Diagnostik zum Virusgenom-Nachweis von SARS-CoV-2 zwei unterschiedlich konzentrierte quantitative Bezugsproben mit den folgenden SARS-CoV-2-RNA-Lasten an:

Quantitative Bezugsprobe 1 (Ch07469) ca. 10.000.000 Kopien/ml

Quantitative Bezugsprobe 2 (Ch07470) ca. 1.000.000 Kopien/ml.

Das Begleitheft der Bezugsproben liefert wichtige Hinweise zur Testdurchführung und Anwendung sowie Daten zu ihrer Charakterisierung in verschiedenen Laboren.

Einsatzbereich und Limitationen

Mehrere Studien deuten darauf hin, dass eine erfolgreiche Virusanzucht aus Patientenmaterial mit der Höhe der SARS-CoV-2-RNA-Last im Untersuchungsmaterial korreliert (Perera et al., 2020; van Beek et al., 2020; Wolfel et al., 2020), sofern dies nach Symptombeginn entnommen wurde.

Vor diesem Hintergrund kann die Höhe der SARS-CoV-2-RNA-Last im Untersuchungsmaterial in folgendem klar definierten Zusammenhang betrachtet werden: bei der Entscheidungsfindung im Rahmen der Entisolierung von Patienten, deren Symptombeginn mindestens 14 Tage zurückliegt und die außerdem seit mindestens 48 h deutliche Besserung der klinischen Symptomatik aufweisen; s. Flussschema zum Entlassmanagement.
Folgende Limitationen sind hierbei zu beachten:

  1. Die SARS-CoV-2 Genomkopienzahl in Untersuchungsmaterial aus dem oberen Respirationstrakt unterliegt z. T. erheblichen Schwankungen, die sowohl vom Infektionsstadium als auch von den präanalytischen Faktoren der Untersuchung wesentlich mitbestimmt werden. So nimmt die Erregerlast im frühen (etwa dem präsymptomatischen) Infektionsstadium zunächst zu, erreicht dann einen Spitzenwert bzw. ein Plateau und nimmt anschließend wieder ab. Des Weiteren erbringt ein nicht sachgerecht durchgeführter (z.B. nur flüchtig vorgenommener) Rachenabstrich per se deutlich geringere SARS-CoV-2 RNA-Mengen als ein lege artis durchgeführter Nasopharynx-Abstrich (Goldstandard).
  2. Eine entsprechende Analyse ist nur im Rahmen des Entlassmanagements (z. B. zur ergänzenden Einschätzung eines persistierend positiven PCR-Ergebnisses) sinnvoll, wenn zusätzlich der Symptombeginn mehr als 14 Tage zurückliegt und eine nachhaltige klinische Besserung seit >48 h verzeichnet worden ist (s. „Entlassungskriterien aus der Isolierung“).
  3. Für die Einleitung von Maßnahmen bei Kontaktpersonen oder bei der initialen Entscheidung über Maßnahmen nach Erstdiagnose spielt die Genomkopienlast im Untersuchungsmaterial keine Rolle. Hier sind immer die konkreten Umstände auf der Basis des qualitativen Ergebnisses (z. B. Zeitpunkt des Kontaktes; Beginn der Symptome) im Einzelfall entscheidend.

Schwellenwert: Hintergrund und Interpretation

Die bislang in der Literatur publizierten Daten deuten darauf hin, dass in nach Symptombeginn entnommen Proben mit einer Virus-RNA-Last von 10^6 Kopien/ml die Anzuchtwahrscheinlichkeit  klar unter 50% liegt:  Wölfel et al. bestimmten anhand der Untersuchungsbefunde von neun leicht bis moderat erkrankten Personen für diesen Schwellenwert eine Anzuchtwahrscheinlichkeit um 10% [95% CI, ca. 0-40%] (Fig. 1 g., Wolfel et al., 2020). Van Kampen et al. bestimmten anhand der Befunde von 129 schwer bis kritisch erkrankten Personen (davon 23 mit infektiösem Virus)  für diesen Schwellenwert eine Anzuchtwahrscheinlichkeit unter 5% (van Kampen et al., 2021). Der Schwellenwert von 10^6 Kopien/ml basiert auf dem derzeitigen Stand der Forschung und beinhaltet ein Restrisiko. Es handelt sich dementsprechend nicht um einen klaren Grenzwert sondern nur um einen Orientierungswert, der im Kontext klinischer und zeitlicher Parameter zu betrachten ist.

Eignung der quantitativen Bezugsproben für TMA-Assays

Sogenannte TMA (Transcription Mediated Amplification)-Assays zum direkten Erregernachweis zeigen gute Übereinstimmung mit der RT-PCR (Pham et al., 2020; Smith et al., 2020; Tremeaux et al., 2020). Unter den genannten Voraussetzungen können die quantitativen Bezugsproben auch in TMA-Assays zur Abschätzung der SARS-CoV-2-RNA-Last eingesetzt werden.

Asservieren von Patientenmaterial

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.

Molekulardiagnostische POCTs

Molekulardiagnostische Tests zum Nachweis von SARS-CoV-2 stehen auch im point-of-care-test- (POCT)-Format zur Verfügung (Collier et al., 2020). Methodisch basieren solche POCTs zum Nukleinsäurenachweis z. B. auf der PCR-, der NEAR- (nicking enzyme amplification reaction) oder der LAMP- (loop-mediated isothermal amplification) Technologie (Krause et al., 2021; James and Alawneh, 2020; Kohmer et al., 2021a). Sensitivität und Spezifität variieren dabei und sind häufig, aber nicht immer mit der laborgestützten PCR-Diagnostik vergleichbar (Axell-House et al., 2020; Harrington et al., 2020).

Molekulare Surveillance und Erkennung von VOC

Molekulare Surveillance von SARS-CoV-2 in Deutschland

Zur Beobachtung und Feindifferenzierung der in Deutschland zirkulierenden SARS-CoV-2-Varianten erfolgt im Rahmen einer Integrierten Molekularen Surveillance eine tiefergehende Analyse entsprechend geeigneter SARS-CoV-2-positiver Proben (s. unten).

Besondere Aufmerksamkeit beanspruchen Varianten, die Änderungen von Erregereigenschaften aufweisen, die sich auf die Kontagiosität der Betroffenen, die Sensitivität der Diagnostik, die Schwere des klinischen Verlaufes oder die Immunität nach Genesung oder Impfung auswirken (Oh et al., 2021).

Die Sequenzdaten für die Analyse von Diversität und Evolution von SARS-CoV-2 in Deutschland werden aus folgenden Quellen am RKI zusammengeführt:

(i) DESH-Portal am RKI zum Einstellen von Genom-Sequenzen aufgrund der Corona-Surveillance-Verordnung (CorSurV).

(ii) der öffentlichen Sequenzdatenbank der Global Initiative for Sharing All Influenza Data“ (GISAID) in der viele in Deutschland und international gewonnene Genomsequenzen des SARS-CoV-2 veröffentlicht werden

(iii) den Sequenzdaten des Konsiliarlabors für Coronaviren, die vom Virologischen Institut der Charité unter https://civnb.info/sequences/ der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt werden

(iv) den am RKI sequenzierten SARS-CoV-2-Proben aus der virologischen Surveillance des deutschen Sentinels für Akute Respiratorische Erkrankungen mit Schwerpunkt Influenza

(v) den am RKI sequenzierten Proben aus dem Projekt zur integrierten molekularen Surveillance von SARS-CoV-2 (IMS SARS-CoV-2)

(vi) den Sequenzdaten, die im Rahmen der die im Rahmen der Amtshilfe zur Unterstützung von Ausbruchuntersuchungen oder Studien gewonnen werden.

Um die Datenbasis zur Erkennung neuer SARS-CoV-2-Varianten in Deutschland schnell und umfassend zu erweitern, wird empfohlen, dass alle Labore, die SARS-CoV-2-Sequenzdaten aus ihren Proben erheben, eine Veröffentlichung bei GISAID ermöglichen (zur Registrierung: https://www.gisaid.org/registration/register/). Für die Auswahl der Proben, die im Rahmen der CorSurV sequenziert werden, listet die Handlungsanleitung für primärdiagnostizierende Labore Kriterien zur Probenauswahl und gibt Hinweise zur Durchführung von Sequenzierung und Datenübermittlung an das RKI im Zusammenhang des Deutschen Elektronischen Sequenzdaten-Hubs (DESH).

Berichte zu den Ergebnissen aus derartigen Erhebungen finden sich seit Kalenderwoche 29 in den RKI-Wochenberichten zu COVID-19. Ergebnisse aus früheren Analysen finden sich unter www.rki.de/covid-19-voc-berichte.

Darüber hinaus können Analysen zu Virusvarianten, deren Genomsequenzen in GISAID eingestellt sind, auch auf einer Webseite des Scripps Research Institute abgerufen werden (https://outbreak.info/situation-reports#custom-report).

Besondere Varianten

Varianten unter Beobachtung

Als Variante unter Beobachtung (Variant of Interest, VOI) klassifiziert man eine SARS-CoV-2-Variante, die (1) eine Phänotypänderung aufweist, bzw. Mutationen trägt, die sich vermutlich oder sicher auf den Phänotyp auswirken, sowie (2) community transmission, mehrere Fallcluster oder Fälle in verschiedenen Ländern, verursacht hat; oder (3) von der WHO als VOI klassifiziert wurde (World Health Organization, 2021).

Besorgniserregende Varianten (VOCs)

Besorgniserregende Varianten (Variants of Concern, VOC) sind solche Varianten, für die veränderte Eigenschaften nachgewiesen sind, die sich in einem der folgenden Bereiche negativ auswirken: (1) Epidemiologie (insbesondere erhöhte Transmissibilität), (2) klinische Präsentation (insbesondere erhöhte Virulenz), (3) Effektivität von Gegenmaßnahmen, diagnostischen Nachweismethoden, Impfstoffen oder Therapeutika (World Health Organization, 2021). Die WHO hat derzeit vier SARS-CoV-2-Varianten als VOC kategorisiert: B.1.1.7 (Alpha), B.1.351 (Beta), P.1 (Gamma) und B.1.617.2 (Delta) (siehe https://www.aerzteblatt.de/archiv/218112/SARS-CoV-2-Varianten-Evolution-im-Zeitraffer#group-13 sowie "Anwendung der SARS-CoV-2 Varianten Nomenklatur der WHO durch das RKI" für tabellarische Übersichten).

Die SARS-CoV-2 Alpha (B.1.1.7)-Variante, die initial auch als VOC 202012/01 bzw. 501Y.V.1 bezeichnet wurde und insbesondere in der 3. Welle der Pandemie das Geschehen in Deutschland dominierte, weist zahlreiche Mutationen auf, die zu Aminosäureaustauschen vor allem im Spike Protein führen (European Centre for Disease Prevention and Control, 2020b; Rambaut et al., 2020). Sie entwickelte sich in der ersten Jahreshälfte in vielen Ländern zur vorherrschenden Variante (https://cov-lineages.org/global_report_B.1.1.7.html; www.rki.de/covid-19-voc-berichte) (Borges et al., 2021; Statens Serum Institut, 2021). Man geht davon aus, dass die Alpha (B.1.1.7)-Variante eine um rund 50% höhere Transmissibilität (höhere Übertragbarkeit) aufweist (Public Health England, 2020, 2021a; Vöhringer et al., 2020; Volz et al., 2021) als die bis dahin vorherrschenden Varianten.
Im Dezember 2020 wurde erstmals vom vermehrten Auftreten einer SARS-CoV-2-Variante berichtet (B.1.351, Beta, 501Y.V.2), die ebenfalls zahlreiche nichtsynonyme Mutationen im S-Protein aufweist. Laborexperimentell wurde eine geringere Sensitivität dieser Variante gegenüber Rekonvaleszenten- bzw. Geimpftenplasma demonstriert (Cele et al., 2021; Wang et al., 2021b; Wibmer et al., 2021). Dazu passend deuten die Ergebnisse einer klinischen Phase 3 Studie und mehrerer Beobachtungsstudien auf eine verringerte Wirksamkeit bislang entwickelter Impfstoffe gegen diese Variante hin (Abu-Raddad et al., 2021; Kustin et al., 2021; Madhi et al., 2021). Eine im Vergleich zur Ursprungsvariante erhöhte Transmissibilität wurde auch für diese VOC diskutiert (Tegally et al., 2020).

Auch 2020 wurde über eine SARS-CoV-2-Variante berichtet, die von der Linie B.1.1.28 abstammt, P.1 (Gamma, 501Y.V.3). Diese ähnelt in bestimmten Schlüsselpositionen des S-Proteins der beschriebenen Beta (B.1.351)-Variante. Auch diese Variante weist in vitro deutliche immunevasive Eigenschaften auf (Garcia-Beltran et al., 2021; Hoffmann et al., 2021; Souza et al., 2021; Wang et al., 2021a). Darüberhinaus diskutiert man erhöhte Transmissibilität, und Virulenz (Faria et al., 2021a; Faria et al., 2021b).

Die mittlerweile weltweit und auch in Deutschland vorherrschende Deltavariante (B.1.617.2) wurde im Mai 2021 zur VOC erklärt. Sie weist gegenüber der bereits übertragbareren Alpha (B.1.1.7)-Variante eine noch weiter erhöhte Übertragbarkeit auf (Burki, 2021; Keeling, 2021) und ist weniger empfindlich gegenüber bestimmten Komponenten der durch Impfstoffe hervorgerufenen Immunantwort (European Centre for Disease Prevention and Control, 2021b; Mlcochova et al., 2021; Public Health England, 2021c). Weitere Informationen zu neuartigen Varianten von SARS-CoV-2 finden sich im online Dokument Virologische Basisdaten sowie Neuartige Varianten.

Labordiagnostisches Vorgehen zur Erkennung von besorgniserregenden Varianten (VOC)

Für die zeitnahe Erkennung dieser VOCs gibt es PCR-Assays, welche z.B. über Schmelzkurvenanalysen eine Einordnung ermöglichen.

PCR-basierte Genotypisierungsassays detektieren ausgewählte Mutationen, deren Auftreten auf das Vorliegen einer VOC hinweist. Eine tabellarische Übersicht solcher Mutationen im Spikebereich findet sich unter www.rki.de/covid-19-varianten-nomenklatur. Beispielsweise wird ein positiver Befund in einem N501Y-Assay sowie im H69/V70-del PCR-Assay als kennzeichnend für die Alphavariante (B.1.1.7) angesehen. Eine auf deutschen Sequenzdaten basierende Hilfestellung für das Design variantenspezifischer PCRs findet sich unter www.rki.de/covid-19-voc-pcr. Die PCR-basierten Genotypisierungsassays ermöglichen eine zeitnahe Einschätzung, sind jedoch kein gleichwertiger Ersatz für eine Sequenzierung, welche die genaueste Methode für die phylogenetische Einordnung und die Erkennung weiterer Mutationen darstellt (Public Health England, 2021b). Darüber hinaus dient die Surveillance zufällig ausgewählter Proben auf Gesamtgenomebene der Erkennung weiterer Veränderungen des Virus in der Population (offener Blick) (European Centre for Disease Prevention and Control, 2021b).

Befundung von besorgniserregenden Varianten (VOCs)

Wenn die Ergebnisse von PCR-basierten Genotypisierungsassays auf Vorliegen einer VOC hindeuten, dann besteht der „labormedizinisch begründete Verdacht“ (PCR-basierte Detektion einer charakteristischen Kombination ausgewählter Mutationen) auf eine VOC.

Darüber hinaus kann es sinnvoll sein, bei Detektion einer einzelnen charakteristischen/kennzeichnenden Mutation (vormals: „Hinweis auf VOC“) den Verdacht auf Vorliegen einer bestimmten VOC zu befunden und zu melden.

Wenn die Ergebnisse der Gesamtgenomsequenzierung eine VOC anzeigen, dann wird dies als „Nachweis“ der betreffenden VOC gewertet.

Ist die labormedizinische Untersuchung auf das Vorliegen einer VOC erfolgt, dann sollten Methodik, Ergebnis und Interpretation der Untersuchung deutlich aus Befund und der elektronischen Meldung ersichtlich werden. Tabelle 1 demonstriert anhand von Beispielen, welche Informationen bei der Erstellung von Befund und DEMIS-Meldung zu berücksichtigen sind. Hierbei ist es unter anderem wichtig, dass den Adressaten einschließlich den MitarbeiterInnen im Öffentlichen Gesundheitsdienst die Interpretation der Laborergebnisse verständlich mitgeteilt wird (Übertragung der Laborergebnisse in das Meldesystem).

Tabelle 1: Im Zusammenhang mit der Untersuchung auf VOCs für die Befunderstellung relevante Informationen anhand von Beispielen1
MethodikBeispielErgebnis und InterpretationDEMIS Kodierung
PCR-basierter Geno­typisierungs­assay:
Feststellung von Muta­tionen, deren kom­biniertes Auftreten kenn­zeichnend für eine bestimmte VOC ist
Detektion von
N501Y-Mutation und H69/V70-Deletion
Vorliegen der N501Y und delH69/V70-Mutation.
Labormedizinisch begründeter Verdacht auf
SARS-CoV-2 der Linie B.1.1.7, bei der es sich um eine VOC handelt. 
LOINC: 96751-3
Ergebnistext:
N501Y;H69_V70del;
#B1.1.7
Detektion von
N501Y-Mutation, E484K-Mutation und K417N-Mutation
Vorliegen der N501Y-, E484K- und K417N-Mutation.
Labormedizinisch begründeter Verdacht auf
SARS-CoV-2 der Linie B.1.351, bei der es sich um eine VOC handelt.
LOINC: 96751-3
Ergebnistext:
N501Y;H69_V70del;
K417N#B.1.351

Gesamt­genom­sequen­zierung

Feststellung der Linie B.1.1.7Nachweis von SARS-CoV-2 der Linie B.1.1.7.
Es handelt sich um eine VOC.
LOINC: 96741-4
Ergebnistext:
#B.1.1.7
Feststellung der Linie B.1.160Nachweis von SARS-CoV-2 der Linie B.1.160.
Es handelt sich nicht um eine VOC.
LOINC: 96741-4
Ergebnistext:
#B.1.160
1 Fett gekennzeichnet sind Informationen zu Methodik, Ergebnis und Interpretation, die im Befund genannt werden sollten.

Die hier gezeigten LOINC Codes sind Beispiele. Weitere Hinweise zur Umsetzung der elektronischen Meldung finden sich in der DEMIS-Wissensdatenbank.

SARS-CoV-2 sequenzierende Labore

Eine Übersicht sequenzierender Labore in Deutschland findet sich z.B. unter: https://www.corona-diagnostik-insights.de/vollgenomsequenzierungslabore/.

Einfluss neuer Varianten auf diagnostische Assays

Im Rahmen der Routinediagnostik können auffällige PCR-Ergebnisse unter Umständen auf Vorliegen einer neuen Variante hinweisen. Dies gilt beispielsweise für PCR Systeme, die indirekt die Spike Deletion H69/V70 der britischen VOC 202012/01 erfassen (Public Health England, 2020). Ähnlich kann es bei der Diagnostik neuer SARS-CoV-2-Varianten zu PCR-Ausfällen kommen, wenn sie Mutationen aufweisen, die in verminderter Primerbindungseffizienz resultieren. Daher sollte eine Beobachtung der primerbindenden Bereiche erfolgen und Primersequenzen insbesondere solcher diagnostischer PCRs, die auf Spike-kodierende Sequenzbereiche abzielen, sollten regelmäßig überprüft werden, damit sichergestellt ist, dass diese PCRs zuverlässig alle zirkulierenden SARS-CoV-2-Varianten nachweisen, inklusive der VOCs.

Mit Blick auf den Nachweis neuartiger Varianten durch Antigen-Tests (s. unten) ist es wichtig zu wissen, dass die Mehrzahl der kommerziell erhältlichen CE-gekennzeichneten SARS-CoV-2 Antigenschnelltests das virale Nucleocapsid (N) Proteins nachweist. Das N-Protein wird von Testherstellern überwiegend für den Direktnachweis des Virus genutzt, da es in relativ großer Menge im Viruspartikel vorhanden ist und zudem sehr konserviert ist (also weniger Veränderungen unterliegt). Wenn ein Antigentest das Spike-Protein nachweist, dann muss der Hersteller bei Antragstellung auf Aufnahme in die Liste der Antigen-Tests auf SARS-CoV-2 zur professionellen Anwendung, die Gegenstand des Anspruchs nach §1 Satz 1 Coronavirus-Testverordnung (TestV) sind, darlegen, ob der Antigennachweis auch das Spike-Protein von genetischen SARS-CoV-2-Varianten zuverlässig erfasst.

 Eine Übersicht zum möglichen Einfluss neuer Varianten auf diagnostische Assays findet sich unter https://www.finddx.org/covid-19/novel-variants/.

Antigennachweise

Allgemein

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 akuten 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).

Leistungsfähigkeit und Aussagekraft

Voraussetzung für die sachgerechte Anwendung von Antigentests ist die korrekte Lagerung und die Durchführung bei Raumtemperatur (siehe genaue Angabe des Temperaturbereichs entsprechend Herstellerangaben in der Packungsbeilage). Im Hinblick auf die angestrebte Unterstützung der in der Praxis auftretenden Fragestellungen ist 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, von großem Interesse. 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 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 https://diagnosticsglobalhealth.org und Foundation for Innovative Diagnostics [FINDDx]). Entsprechende Daten werden zunehmend veröffentlicht (Albert et al., 2020; Berger et al., 2021; Cerutti et al., 2020; Corman et al., 2021; Diao et al., 2020; Dinnes et al., 2020; Dinnes et al., 2021; 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). Bisher liegen noch nicht viele Daten zur Performance der Antigen-Teste bei asymptomatisch Infizierten bzw. präsymptomatischen Personen vor (Cerutti et al., 2020). Es gibt jedoch Hinweise, dass Antigentests, die in der präsymptomatischen Infektionsphase durchgeführt werden, nur eine begrenzte Sensitivität aufweisen könnten (Bender et al., 2021). Die Aussagekraft eines negativen Befundes in diesen Personengruppen ist daher limitiert und insbesondere in Risikosettings (z. B. bei der Aufnahme von Patienten in ein Krankenhaus) sollte die Referenzmethode (PCR) zum Einsatz kommen (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.

Leistungsparameter

Herstellerangaben und Wichtigkeit der unabhängigen Validierung

Angaben zu den Leistungsparametern der verschiedenen Teste müssen die Hersteller der Tests im Rahmen des für die CE-Kennzeichnung erforderlichen Zertifizierungsverfahrens machen. Unabhängige Überprüfungen (s. BfArM und PEI) dieser Parameter sowie die Beobachtung der Leistungsparameter bei der praktischen Anwendung sind anzustreben. Die Ergebnisse sollten bei der Auswahl der Teste berücksichtigt werden [siehe (Puyskens et al., 2021; Scheiblauer et al., 2021) sowie https://diagnosticsglobalhealth.org und Foundation for Innovative Diagnostics (FINDDx)]. Eine systematische Übersichtsarbeit beschreibt herstellerunabhängige Studien zur Performance verschiedener Antigentests (Brümmer et al., 2021; Brummer et al., 2021).

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.

Praktische Anforderungen

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; Dinnes et al., 2021).

Testdurchführung

Bei der Testdurchführung sind die Gebrauchsinformationen des Herstellers unbedingt zu beachten. So spielt etwa auch die Temperatur, bei der der Test gelagert und durchgeführt wird, eine tragende Rolle für das korrekte Ergebnis. Lagerung und Durchführung müssen bei Raumtemperatur erfolgen, wobei die genauen Temperaturbereiche in den Herstellerangaben in der Packungsbeilage vorgegeben sind.

Sensitivität und Spezifität

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) und des ECDC (European Centre for Disease Prevention and Control, 2020). 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. In den WHO-Dokumenten werden eine akzeptable Sensitivität von ≥80% und eine akzeptable Spezifität von ≥97% erwähnt, sowie als wünschenswert eine Sensitivität von ≥90% und eine Spezifität von ≥99% angegeben (s. auch unten „Nachweisgrenzen“).

Für bestimmte Antigentests kann z.B. die Besiedlung mit Staphylococcus aureus zu falsch-positiven Ergebnissen führen, da es zu Wechselwirkungen zwischen dem bakteriellen Protein A und den Detektions-Antikörpern des Schnelltest kommen kann (Hoehl et al., 2020). In solchen Fällen entscheidet der nachfolgende PCR-Test über den Befund. Falls eine serielle Beprobung vorgesehen ist, müsste für den Betroffenen ggf. ein anderer Schnelltest verwendet werden.

Nachweisgrenzen

Um den sicheren Nachweis einer übertragungsrelevanten Infektion zu gewährleisten, sollte sich die Nachweisgrenze der Antigenteste an den bisherigen verfügbaren Daten zur Anzüchtbarkeit von SARS-CoV-2 aus respiratorischen Materialien orientieren (siehe z.B. die Ausführungen zum Schwellenwert der Virus-RNA Last und zum „Zusammenhang von Viruslast und Kontagiosität"). Bislang sind noch nicht viele Daten zur direkten Korrelation zwischen Antigentest-Nachweisgrenzen und dem Vorhandensein infektiöser Viruspartikel publiziert. Daher werden diesbezüglich häufig indirekte Rückschlüsse gezogen, die auf 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). Eine frühe Studie zum direkten Vergleich zwischen Antigentest-Ergebnissen und Virusanzucht (als Maß für das Vorhandensein infektiöser Viruspartikel) fand, dass der verwendete Test Proben mit replikationsfähigem Virus mit einer Sensitivität von 79% (95% CI = 59%–92%; asymptomatische SARS-CoV-2 Infizierte) bzw. 93% (84%–98%; symptomatische Infizierte) erkannte (Prince-Guerra et al., 2021). In einer weiteren Studie zeigten drei verschiedene POCTs Sensitivitäten zwischen 50% (17/34; 95% CI: 32–68%) und 71% (24/34; 53–85%) für Proben mit replikationsfähigem Virus (Kohmer et al., 2021b). Generell zu beachten sind die erheblichen Leistungsunterschiede der unterschiedlichen kommerziell erhältlichen Tests (Corman et al., 2021; Krueger et al., 2020).

Weiterführende Literatur

Ausführungen zum Einsatz von „Antigentests als ergänzendes Instrument in der Pandemiebekämpfung“ finden sich im Epidemiologischen Bulletin 17/2021 (Seifried et al., 2021b).

Anmerkungen zum Thema „Antigentests zur Eigenanwendung (Selbsttests)“ finden sich im Epidemiologischen Bulletin 8/2021 (Seifried et al., 2021a).

Zur Bewertung der Ergebnisse aus AG-Testen

Ein positives Testergebnis mittels AG-Test löst den Verdacht auf eine übertragungsrelevante Infektion mit dem SARS-CoV-2 aus und bedarf zur Vermeidung falsch-positiver Befunde einer Nachtestung mittels PCR. In Anbetracht der potenziell erheblichen Konsequenzen inkorrekter Ergebnisse bestehen nicht nur an die Sensitivität von Antigentesten hohe Anforderungen, sondern auch an die Spezifität. So wäre bei niedriger Prävalenz/ Vortestwahrscheinlichkeit und geringer Testspezifität mit einer hohen Zahl falsch-positiver Ergebnisse und einer entsprechenden zusätzlichen Belastung des ÖGD durch Auferlegung und ggf. Rücknahme von Maßnahmen zu rechnen.

Ein negatives Ergebnis im Antigentest ist als Momentaufnahme zu betrachten und schließt eine Infektion nicht aus, insbesondere in der frühen (präsymptomatischen) Phase (Bender et al., 2021). 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 (z.B. im Abstand von 2 bis 3 Tagen) Nachtestungen (sequenzielle Testung) Rechnung zu tragen. Dies ist insbesondere im Rahmen eines Testkonzeptes mit regelmäßigem Einsatz eines entsprechenden Testes von Bedeutung. Insbesondere im klinisch-diagnostischen Kontext sollen negative Antigentest-Ergebnisse bei vorliegendem und fortbestehendem Verdacht durch eine PCR-Testung verifiziert werden.

Aspekte des Zusammenhangs von Vortestwahrscheinlichkeit und Aussage von Antigentests werden in einer interaktiven Anwendung verdeutlicht.

Antikörpernachweise (Indirekter Nachweis einer Infektion)

Antikörpernachweise zum Nachweis stattgehabter Infektionen

Antikörpernachweise eignen sich zur Untersuchung infektionsepidemiologischer Fragestellungen. Mögliche Einsatzgebiete sind hierbei 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 mittels Antikörpernachweis stehen verschiedene Test-Formate (In vitro-Neutralisationstest, 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-/Sensitivitätsdaten des verwendeten Testsystems erfolgen. Zwischen unterschiedlichen serologischen Assays bestehen zum Teil erhebliche Unterschiede (Muecksch et al., 2021) und man geht davon aus, dass nicht alle kommerziell erhältlichen Testsysteme sowohl hohe Sensitivität als auch hohe Spezifität aufweisen (Kruttgen et al., 2021). 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 weist auf eine früher durchgemachte oder noch bestehende SARS-CoV-2 Infektion hin. Er schließt die Infektiosität eines Patienten nicht aus und erlaubt keine Rückschlüsse hinsichtlich des Infektionszeitpunktes. Ob und in welchem Ausmaß ein positiver Antikörpertest mit einem immunologischen Schutz vor transmissionsrelevanter SARS-CoV-2 Infektion, bzw. vor leichter oder schwerer COVID-19 Erkrankung einhergeht, ist nicht etabliert. 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.

Antikörpernachweise und immunologischer Schutz

Neutralisierende Antikörper tragen zu protektiver Immunität bei (Cao et al., 2020; Chi et al., 2020; Ju et al., 2020; Khoury et al., 2021; Kreer et al., 2020; McMahan et al., 2021; Robbiani et al., 2020). Das bloße Vorhandensein von neutralisierenden Antikörpern im Serum schließt jedoch weder die Suszeptibilität für Infektion mit SARS-CoV-2 noch die Fähigkeit zur Transmission von SARS-CoV-2 aus: Menschen mit positivem Antikörperstatus können (i) sich mit SARS-CoV-2 infizieren, (ii) SARS-CoV-2 auf andere Menschen übertragen und (iii) an COVID-19 erkranken (Dhar et al., 2021; Letizia et al., 2020; Shinde et al., 2021).

Es gibt Hinweise, dass auf Populationsebene eine Korrelation zwischen der Neutralisierungsaktivität im Plasma und dem Schutz vor symptomatischer Infektion besteht. Neutralisierende Antikörper könnten daher zukünftig eine Rolle als correlate of protection in der Impfstoffentwicklung spielen (Feng et al., 2021; Gilbert et al., 2021; Khoury et al., 2021). Protektive Titer, also neutralisierende Antikörpertiter, die mit immunologischem Schutz assoziiert sind, konnten bislang nicht etabliert werden: Es gibt keine Antikörper-Grenzwerte, die einen Schutz vor Infektion bzw. vor leichter / schwerer Erkrankung so zuverlässig definieren, dass sie für den individualmedizinischen Bereich geeignet sind (Bergwerk et al., 2021). Die Etablierung derartiger Grenzwerte wird durch mehrere Faktoren kompliziert: (1) Die Titer neutralisierender Antikörper sinken im zeitlichen Verlauf nach Infektion bzw. Impfung ab; hierbei variiert die Kinetik des Abfalls von Person zu Person (Cohen et al., 2021; Israel et al., 2021; Khoury et al., 2021; Maeda et al., 2021). (2) Die Neutralisierungsaktivität gegen verschiedene Varianten unterscheidet sich z.T. erheblich (Liu et al., 2021; Mlcochova et al., 2021; Planas et al., 2021; Wang et al., 2021a; Wang et al., 2021b). (3) Selbst die Normierung auf den WHO-Standard (Kristiansen et al., 2021) kann möglicherweise nicht vollständig für die Inter-Assay-Variabilität von pseudovirus-basierten Neutralisierungsassays kompensieren. Darüberhinaus ist (4) anzunehmen, dass derartige Grenzwerte auch in Abhängigkeit von der Infektionsdosis bei Exposition variieren; demgemäß würde die Exposition gegenüber hohen Viruslasten höhere protektive Titer erfordern als die Exposition gegenüber niedrigen Viruslasten (z.B. wenn Masken getragen werden).

Werden bindende Antikörper gegen SARS-CoV-2 gemessen (beispielsweise unter Verwendung von ELISAs), so könnten die Serumspiegel von Antikörpern, die die Rezeptorbindedomäne oder Spike-Trimer erkennen, ein Proxy für Neutralisierungsaktivität darstellen, das jedoch nicht vollständig mit dieser korreliert (Hofmann et al., 2021). Neben dem Nachweis hoher Spezifität ist es in diesem Zusammenhang entscheidend, dass die Korrelation mit Neutralisierungsaktivität in geeigneten Studien quantifiziert worden ist. Zwischen den unterschiedlichen ELISAs ist jedoch eine erhebliche Varianz beschrieben (Muecksch et al., 2021); auch wenn auf den WHO-etablierten Standard (Kristiansen et al., 2021) normiert wird, können sich bei Verwendung verschiedener Assaysysteme unterschiedliche numerische Werte für ein und dieselbe Probe zeigen (Kim et al., 2021; Perkmann et al., 2021). Serumspiegel bindender Antikörper, die zuverlässig mit Schutz vor Infektion bzw. Erkrankung einhergehen, sind bislang nicht definiert. Falls sich derartige Grenzwerte etablieren ließen, so würden sie nicht nur vom Zeitpunkt der Probenentnahme, dem verwendeten Assay, der infizierenden Virusvariante sowie der Infektionsdosis abhängen; sie würden außerdem auch variieren, je nachdem welcher Impfstoff und welches Impfschema verwendet wurden (Feng et al., 2021; Gilbert et al., 2021).

Ein hoher Antikörpertiter spricht nicht gegen die Durchführung einer Impfung.

Grundsätzlich weist die durch natürliche Infektion hervorgerufene Immunantwort bzw. die darauf basierende Immunität eine erhebliche interindividuelle Schwankungsbreite auf. Diese kann beispielsweise durch Unterschiede in der Infektionsdosis, aber auch der Dauer und der Schwere des Krankheitsverlaufes bedingt sein (Dan et al., 2021; European Centre for Disease Prevention and Control, 2021a; Piccoli et al., 2020; Wang et al., 2020a).

Bei Verdacht auf eine Reinfektion (z.B. anamnestisch oder serologisch) sollte eine molekulare (PCR) Untersuchung erfolgen (siehe Abschnitt „Testung bei genesenen Personen“).

Bei der Bestimmung spezifischer Antikörper sollten bevorzugt quantitative Tests mit hoher Spezifität für SARS-CoV-2 zur Anwendung kommen. IgG-Antikörper sind hinsichtlich ihrer Spezifität und Aussagekraft dem Nachweis von Gesamt-AK (IgA, IgG und IgM) eindeutig überlegen. Schnellteste zum Nachweis von AK stellen aufgrund von zum Teil geringer Sensitivität, Spezifität und des qualitativen Formats kein geeignetes Mittel dar. Eine qualitätsgesicherte Diagnostik unter Berücksichtiogung der RiLiBÄK schließt die Teilnahme an Ringversuchen ein. Aktuell stehen verschiedene humane Seren von Rekonvaleszenten als Referenzmaterialien für eine Qualitätskontrolle serologischer Untersuchungsmethoden zur Verfügung, die mit verschiedenen Methoden vergleichend charakterisiert wurden:

EC JRC Referenzmaterial:
https://ec.europa.eu/jrc/en/news/new-reference-materials-quality-control-covid-19-antibody-tests

NIBSC Referenzmaterial:
https://www.nibsc.org/documents/ifu/20-162.pdf

WHO/BS.2020.2403:
https://www.who.int/publications/m/item/WHO-BS-2020.2403

Zahlreiche asymptomatisch infizierte Personen oder solche mit mildem COVID-19-Verlauf entwickelten eine 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); auch gibt es Fallberichte über Personen, die trotz schwerer B-Zell-Defekte von COVID-19 genesen sind (Soresina et al., 2020; Wurm et al., 2020). Dies lässt vermuten, dass die T-Zell-Antwort zum Schutz vor einer rekurrenten, schweren COVID-19-Episode beitragen könnte. Assays zur Messung der SARS-CoV-2 spezifischen T-Zell-Antwort sind für den Einsatz in der Routinediagnostik nicht praktikabel; ihre Aussagekraft ist eingeschränkt aufgrund der noch limitierten Datenlage sowie aufgrund von Interferenzen mit der durch saisonale Coronaviren induzierten T-Zellreaktivität.

Bemerkungen zur Interpretation von Laborergebnissen (siehe auch Abbildung)

Allgemein

Die Bewertung der Ergebnisse von In vitro-Diagnostika erfordert grundsätzlich Sachkunde und die Einbeziehung von Kenntnissen über die Testindikation, die Qualität der Probennahme und die Konsequenzen eines positiven oder negativen Ergebnisses.

Reaktivität der PCR-Diagnostik im zeitlichen Verlauf

Studien zeigen, dass Probenmaterialien aus dem oberen Respirationstrakt von SARS-CoV-2-infizierten Individuen bei Symptombeginn hohe Viruskonzentrationen beinhalten können, die durch RT-PCR zuverlässig 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) und Wochen 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.

Erkenntnisse zur Ausscheidungskinetik des Virus im Verlauf der Infektion

Das Vorhandensein infektiöser Viruspartikel im Probenmaterial kann mittels Virusanzucht in geeigneten Zellkultursystemen bewertet werden. Der Anzuchterfolg variiert dabei in Abhängigkeit von der Viruslast, dem Abnahmesystem und der Transportzeit sowie von dem verwendeten Zellkultursystem und ggf. von der Anwesenheit von Antikörpern im Abstrichmaterial. Replikationsfähiges Virus kann schon bei präsymptomatischen Patienten nachgewiesen werden (Arons et al., 2020; Singanayagam et al., 2020), passend zu der Tatsache, dass ein erheblicher Anteil von SARS-CoV-2 Übertragungen von prä- aber auch asymptomatischen Personen ausgeht, die sich nicht krank fühlen (He et al., 2020a, b; Kasper et al., 2020; Letizia et al., 2020; Moghadas et al., 2020; Wei 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.

Aus Untersuchungen, die nach Beginn der Pandemie vorgenommen wurden ist bekannt, dass bei mild-moderater Erkrankung und normalem Immunstatus die Anzuchtwahrscheinlichkeit innerhalb von 10 Tagen nach Symptombeginn deutlich abnimmt; zu späteren Zeitpunkten ist die Virusanzucht eher selten erfolgreich (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; Perera et al., 2020; Singanayagam et al., 2020; Wolfel et al., 2020). Unveröffentlichte Daten aus dem RKI zeigen ebenfalls, dass bei vorwiegend ambulanten Patienten die Virusanzucht 10 Tage nach Symptombeginn nur selten gelang (> 230 untersuchte Proben).

Anders verhält es sich bei schwer erkrankten Patienten und immundefizienten Personen: hier kann replikationsfähiges Virus über Zeiträume >10 Tage ausgeschieden werden. Für hospitalisierte Patienten mit schweren klinischen Verläufen stellte man in Querschnittstudien eine Ausscheidungsdauer bis zu 20 Tagen fest (Jeong et al., 2020; van Kampen et al., 2021). Für immundefiziente Patienten wird ebenfalls über protrahierte Ausscheidung infektiöser Viren berichtet, z.B. über mindestens 20 Tage (Koff et al., 2020), bzw. über Wochen oder gar Monate bei schwerer Immunsuppression (Avanzato et al., 2020; Aydillo et al., 2020; Choi et al., 2020). Ob neben Erkrankungsschwere und Immunstatus das Lebensalter die Zeitdauer der Ansteckungsfähigkeit beeinflusst, ist bislang nicht abschließend geklärt. Hohes Alter stellt jedoch einen unabhängigen Risikofaktor für höhere Viruslasten und längere Ausscheidung von SARS-CoV-2-RNA dar (Jones et al., 2021; Singanayagam et al., 2021; Xu et al., 2020; Zheng et al., 2020). Für die Deltavariante liegen Daten zur Ausscheidungskinetik von Singanayagam et al. und von Kissler et al. vor (Kissler et al., 2021; Singanayagam et al., 2021). Von diesen Autoren wurde berichtet, dass kein signifikanter Unterschied vorlag für die Höchstwerte der Viruslast im oberen Respirationstrakt zwischen Delta- und non-Delta Infizierten (sowohl für immunologisch naive als auch immunisierte Personen). In derartigen Untersuchungen wurde für geimpfte Personen eine moderate Verkürzung der durchschnittlichen Ausscheidungsdauer berichtet. Hierbei bestanden erhebliche interindividuelle Unterschiede (Kissler et al., 2021; Singanayagam et al., 2021).

Positive PCR-Ergebnisse bei Genesenen

Im Unterschied 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).

Zusammenhang von Viruslast und Kontagiosität

Mehrere Arbeiten legen einen Zusammenhang zwischen Viruslast und Anzüchtbarkeit der Viren in Zellkultur nahe, der z. B. bei der Bewertung von anhaltend positiven PCR-Ergebnissen hilfreich sein kann (Arons et al., 2020; Perera et al., 2020; Singanayagam et al., 2020; van Kampen et al., 2021; von Kleist et al., 2020; Wolfel et al., 2020). Einschränkend muss hierbei jedoch das Vorhandensein von subgenomischer RNA sowie nicht-infektiösen Viruspartikeln bedacht werden, was zu einer Überschätzung der tatsächlichen Anzahl an Virusgenomen führen kann (Gallichotte et al., 2020; Larremore et al., 2020).

Die Viruslast ist allein allerdings nicht ausreichend, die Kontagiosität eines Patienten zu beurteilen. Diese wird durch weitere Faktoren beeinflusst, wie beispielsweise die Zeit seit Symptombeginn, den klinischen Verlauf (Besserung der Symptomatik) und Verhaltensweisen der betroffenen Person (z. B. Singen). In welchem Maße ein SARS-CoV-2-infizierter Mensch das Virus an andere weitergibt, hängt nicht nur von der individuellen und aktuellen Kontagiosität des Betroffenen ab, sondern auch von der Dauer und Art des Kontakts sowie von Außenumständen wie z. B. der Raumbelüftung, der Luftfeuchtigkeit und der Lufttemperatur und der Disposition (Empfänglichkeit) der Kontaktpersonen.

Varianz von Ct-Werten

Als proxy für einen Schwellenwert der Virus-RNA-Last haben mehrere Arbeitsgruppen auch Ct-“cut-off” Werte im jeweils verwendeten Testsystem abgeleitet, die meist zwischen 31 und 34 liegen (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). Allerdings konnten Singanayagam et al. auch noch in 8% der Proben mit einem Ct-Wert >35 replikationsfähiges Virus nachweisen (Singanayagam et al., 2020). Dies verdeutlicht, welch große Varianz sich bei Verwendung des Ct-Wertes aus den verschiedenen Testsystemen ergibt. Nach (Rhoads et al., 2020) zeigen zum Beispiel Auswertungen aus Ringversuchen (QCMD), dass der Ct-Wert bei gleicher Viruslast von Labor zu Labor unterschiedlich ausfallen kann (Matheeussen et al., 2020). Besser ist daher die Umrechnung von Ct-/Cq-Werten in Virus-RNA-Lasten (RNA-Kopien pro Probenvolumen) durch Kalibration mit Hilfe einer standardisierten Virus-RNA-Präparation. Daher sind mittlerweile quantitative Referenzproben verfügbar, welche die Vergleichbarkeit der verschiedenen RT-PCR-Testsysteme ermöglichen (s.Abschnitt „Qualitätssicherung in der PCR-Diagnostik“ weiter oben). Informationen zur Testdurchführung und Anwendung der quantitativen Referenzproben einschließlich Daten zu ihrer Charakterisierung in verschiedenen Laboren sind im von INSTAND herausgegebenen Begleitheft verfügbar.

Beurteilung quantitativer Ergebnisse

Bei der Frage 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 bei der Beurteilung zu berücksichtigen.

Weitere Hinweise zur Bedeutung quantitativer Untersuchungsergebnisse finden sich in den obigen Abschnitten Direkter Erregernachweis durch RT-PCR und Qualitätssicherung in der Molekularen Diagnostik.

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 etwa 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; van der Toorn et al., 2021b; 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. Durch eine Testung am Tag 1 nach erfolgter Infektion kann diese Infektion in der Regel noch nicht erkannt werden. Ab einem Intervall von etwa 5 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). Alternativ zu einer 14-tägigen Quarantäne ohne Testung kann die Quarantänezeit verkürzt werden, wenn am Ende der verkürzten Quarantäne ein abschließender, negativer Test vorliegt. Mathematische Modellierungen weisen darauf hin, dass bei negativer Testung am Tag 10 nach Exposition die Quarantänezeit beendet werden kann, ohne dabei das Infektionsrisiko zu erhöhen (van der Toorn et al., 2021a; van der Toorn et al., 2021b; von Kleist et al., 2020).

Meldung positiver Untersuchungsergebnisse

Gemäß § 7 Abs. 1 Nr. 44a 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 (RT-PCR/NAAT und Antigennachweis). 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.

Seit 01.01.2021 muss gemäß § 14 Abs. 8 IfSG die Meldung von SARS-CoV-2-Nachweisen elektronisch über DEMIS erfolgen (www.rki.de/demis).

Orientierender Überblick über Angaben zum Nachweis infektiöser Viren im Kontext von anderen Laborparametern bei COVID-19 im zeitlichen Verlauf ([Ziffern] verweisen auf Referenzen). Abb.: Orientierender Überblick über Angaben zum Nachweis infektiöser Viren im Kontext von anderen Laborparametern bei COVID-19 im zeitlichen Verlauf ([Ziffern] verweisen auf Referenzen).

Zum Vorgehen bei Patienten mit bestätigter SARS-CoV-2-Infektion s. www.rki.de/covid-19.

* bisher liegen nur wenige Daten zur Kinetik von Antigennachweisen mittels entsprechender Tests, insbesondere in der präsymptomatischen Phase, vor; die Darstellung hier beruht auf der Annahme von Optimalbedingungen der Präanalytik, den Daten aus (Berger et al., 2020) und, im Falle der Angaben vor Symptombeginn, auf Daten zur Viruslast von (Kissler et al., 2020).

Ansprechpartner zu Fragen der Labordiagnostik und Referenzuntersuchungen:

Arbeitsgemeinschaft zur Coronavirus-Diagnostik, Institut für Virologie der Charité und Robert Koch- Institut:

Konsiliarlabor für Coronaviren

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)

Kontakt:
Telefon: 030 450 525 092
Telefax: 030 450 525 907
E-Mail: christian.drosten[at]charite.de
victor.corman[at]charite.de

Homepage: https://virologie-ccm.charite.de/diagnostik/konsiliarlaboratorium_fuer_coronaviren/

RKI

Zentrum für Biologische Gefahren und Spezielle Pathogene 1 (Hochpathogene Viren)
Fachgebiet 17 (Influenzaviren und weitere Viren des Respirationstraktes)

Kontakt:
Kontaktformular
Homepage: www.rki.de
Einsendeschein: Begleitschein zur Einsendung von Probenmaterial für die Diagnostik von SARS-CoV-2 (PDF, 133 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.

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Stand: 17.11.2021

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