Sars-CoV-2 Diagnostik

Wie aussagekräftig sind die PCR-Tests für Sars-CoV-2?

Die Zahlen der Corona-Infektionen steigen in den meisten Ländern rasant an. Gleichzeitig wird Kritik an den PCR-Tests laut. Wir zeigen, wie aussagekräftig die Tests wirklich sind.

Eignen sich die PCR-Tests auf das Sars-CoV-2-Virus überhaupt, um Infektionen zu entdecken? Wie zuverlässig sind die Tests? Ist der Anstieg positiver Fälle nicht alleine durch vermehrtes Testen und eine hohe Fehlerquote zu erklären?

Weist der PCR-Test Infektionen nach?

Ein PCR-Test erkennt, ob in einer Probe bestimmte Sequenzen aus dem Erbgut des Sars-CoV-2-Virus vorhanden sind oder nicht. Die meisten der eingesetzten Tests weisen zwei verschiedene Abschnitte des Virus-Genoms nach, manche sogar drei. Dabei gilt: Je mehr Gene der Test nachweist, desto sicherer ist das Ergebnis. Trotzdem hört man immer wieder das Argument, dass diese nachgewiesenen RNA-Abschnitte nicht zwingend eine Infektion bedeuten. Über diese Frage scheinen sich auch Experten uneins zu sein. Klärung verschafft ein Blick ins Medizinlexikon «Pschyrembel»: Eine Infektion ist hier definiert als «das Eindringen von pathogenen Mikroorganismen, wie Bakterien oder Viren, in einen Organismus mit anschliessender Besiedelung und Vermehrung».

Mit dem Nachweis der viralen RNA ist der erste Teil der Definition erfüllt: das Virus ist in den menschlichen Körper eingedrungen. Dies geschieht meist passiv, indem ein Mensch das Virus beispielsweise einatmet und es so auf seine Schleimhäute bringt. Doch was sagt der Test über den zweiten Teil der medizinischen Definition aus? Hat sich das nachgewiesene Virus bereits vermehrt und somit seinen Träger infiziert?

Grundsätzlich ist es möglich, dass ein Virus nachgewiesen wird, das sich noch nicht vermehrt hat. Aber: «Die Virusmengen sind dann so gering, dass das Resultat höchstens schwach positiv ausfällt», sagt Jürg Böni, Leiter der Abteilung Diagnostik und Entwicklung am Institut für Medizinische Virologie der Universität Zürich. Solche schwach positiven Resultate haben einen Anteil von rund 0.1 Prozent, schätzt Böni.

In einem solchen Fall muss das Resultat überprüft werden. Sei es durch eine nochmalige Analyse der Probe oder einen weiteren Test an der betreffenden Person. Schwach-positive Resultate tauchen nicht einfach als positive Fälle in der Statistik auf. «Am Unispital Zürich melden wir ausschliesslich Ergebnisse, die eindeutig positiv sind», sagt Virologe Böni. «Hier finden wir bis zu mehrere Milliarden Viren». Und: Solche Konzentrationen seien ohne eine Vermehrung des Virus und damit eine akute Infektion nicht möglich. Was der PCR-Test aber nicht aussagt, ist, ob der Infektionsherd noch aktiv und der Mensch damit ansteckend ist. Denn man weiss nicht, ob die nachgewiesenen RNA-Abschnitte nur Bruchstücke oder ein vollständiges Virus sind. Ein positives Resultat ohne Infektion ist grundsätzlich also möglich, taucht aber nicht in den Fallzahlen auf.

Ab wann kann man das Virus nachweisen und für wie lange?

In der Regel fällt der Test ein bis zwei Tage vor dem Auftreten von Symptomen und zwei bis drei Wochen danach positiv aus. Am höchsten ist die Virenlast im Körper, wenn die Symptome einsetzen. Der Test weist eine Infektion nach, selbst wenn der Mensch keine Symptome zeigt. Diese asymptomatischen Fälle machen jedoch – anders als bisher angenommen – lediglich um die 20 Prozent aller Infektionen aus, wie eine aktuelle Studie der Universität Bern zeigt. Diese Zahl basiert auf einer Analyse von 79 Studien, die zwischen Januar und Juni dieses Jahres erschienen sind und umfasst Daten von über 6 500 Patienten.

Wie zuverlässig sind PCR-Tests?

Um diese Frage zu beantworten, ist es zunächst wichtig: Es gibt nicht nur einen sondern unzählige verschiedene PCR-Tests von verschiedenen Herstellern. Das erste PCR-Testprotokoll entwickelte ein Team um den Virologen Christian Drosten am Deutschen Zentrum für Infektionsforschung der Charité Berlin im Januar 2020. Auch die Universität Zürich nutzte dieses Protokoll in der frühen Phase der Coronakrise in leicht angepasster Form. Bald darauf kamen kommerzielle Tests aus China auf den Markt. Diese hatten jedoch vereinzelt Probleme mit Verunreinigungen und waren auch nicht für diagnostische Zwecke in der Europäischen Union freigegeben. Mittlerweilen existiert jedoch eine Vielzahl verschiedener PCR-Tests für Sars-CoV-2, die geprüft und CE-markiert sind.
«Die meisten Labore haben inzwischen von hausgemachten auf kommerzielle Tests gewechselt», sagt Jürg Böni. Welcher Test verwendet wird, kann jedes Labor frei wählen. Aber es ist verpflichtet, die Zuverlässigkeit des Test zu validieren, erläutert Jürg Böni. Erst wenn ein Test zuverlässig ist, also Personen mit und ohne Sars-CoV-2 korrekt identifiziert, wird er in der Praxis auch angewendet. Anschliessend überwacht man die Testergebnisse mit Kontrollproben, die in jeder PCR-Reaktion routinemässig mitlaufen.

Wie gut einzelne Tests funktionieren und wie sauber verschiedene Labore arbeiten, lässt sich anhand von sogenannten Ringversuchen sehen. Einen solchen führte die wissenschaftliche Fachgesellschaft Instand e.V. im April 2020 durch. Dazu hat das unabhängige deutsche Institut positive und negative Sars-CoV-2 Proben an 463 Labore aus 36 Ländern geschickt. Die Ergebnisse zeigen: Unabhängig von der untersuchten Genregion zeigten die Tests zwischen 98,9 und 99,7 Prozent richtig positive und zwischen 97,8 und 98,6 Prozent richtig negative Ergebnisse. Dabei handelt es sich jedoch um einen Durchschnittswert aller Labore – einige Tests sind zuverlässiger, andere weniger. «Diese Quervergleiche helfen den Laboren zu sehen, wo sie stehen», so Böni. Und ob es sich gegebenenfalls lohnt, einen anderen Test zu verwenden, der zuverlässigere Resultate liefert. Auf diese Weise erfolgt eine permanente Justierung der Testgenauigkeit nach oben.

Zusätzlich zu den laborinternen Kontrollen hat das Bundesamt für Gesundheit in der Schweiz eine doppelte Überprüfung der Resultate eingeführt. Zu Beginn der Corona-Pandemie schickten alle Labore ihre Proben zur Kontrolle ins Nationale Referenzlabor nach Genf. Weil die Zahl der Proben das Referenzlabor aber schon bald überlastete, wurden auch andere grosse Zentren, wie etwa die Universität Zürich, als Kontrollinstanzen aufgebaut. «Das ging so lange, bis man gesehen hat, dass es zuverlässig läuft», erklärt Jürg Böni. Erst dann bekam ein Labor die Bewilligung, selbstständig zu testen.

Nehmen die positiven Fälle zu, weil vermehrt getestet wird?

Grundsätzlich gilt: Je mehr man testet, desto mehr Infizierte können potenziell erfasst werden. Mehr Tests führen aber nicht automatisch zu mehr Fällen aufgrund vermehrter falsch-positiver, wie manchmal behauptet wird. Dies zeigen zwei Fakten:
Erstens: In der Schweiz gab es bisher drei Phasen, in der vermehrt getestet wurde: Zu Beginn der Pandemie im März, zwischenzeitlich im Juni und aktuell seit etwa zwei Monaten. Aussagekräftig ist vor allem die zweite Phase im Juni: Die Tests nahmen zwar zu, nicht aber die positiven Fälle.

Zweitens: Dass die Infektionszahlen aktuell tatsächlich steigen, zeigt sich daran, dass der Anteil positiver Tests im Vergleich zur Gesamtzahl aller durchgeführten Tests stetig zunimmt. Noch vor einem Monat fielen zwischen drei und vier Prozent der Tests positiv aus. Aktuell sind es acht bis zehn Prozent. Tendenz steigend.

 

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Story von Felicitas Erzinger