Das Standardverfahren wird in drei Phasen durchgeführt:

1. Isolierung der viralen RNA aus Nasen- oder Rachenabstrichen.
2. Umwandlung der RNA-Sequenz in eine entsprechende DNA-Sequenz (reverse Transkription).
3. Amplifikation der Anzahl der DNA-Kopien um viele Milliarden Mal auf eine nachweisbare Menge – dieser letzte Schritt ist eine qPCR (quantitative Polymerase-Kettenreaktion).

Der erste Schritt ist eine chemische Extraktion, die häufig automatisiert ist. Die beiden folgenden Schritte werden in einem anderen Gerät, der PCR-Maschine, durchgeführt. Die Spezifität der qPCR (d. h. ihre Fähigkeit, nur das virale genetische Material zu amplifizieren) hängt von den verwendeten Primern ab. Diese Primer werden sorgfältig ausgewählt, um ein Segment des spezifischen Virusgenoms zu amplifizieren und nicht die DNA des Wirts oder anderer Krankheitserreger, die sich möglicherweise auf dem Abstrich befinden. Dieses Verfahren dauert mehrere Stunden, und es gibt keine Möglichkeit, diese Zeit zu verkürzen, ohne die Empfindlichkeit des Tests zu beeinträchtigen.

Eine Reihe neuer Assays wurde entwickelt, um die Zeit für den Virustest zu verkürzen und/oder die Zahl der Tests zu erhöhen, die mit den verfügbaren Instrumenten durchgeführt werden können. Eine Möglichkeit, den Zeitaufwand zu verringern, besteht darin, Testschritte zu kombinieren oder die Notwendigkeit einer separaten Isolierung der viralen RNA zu beseitigen. Eine andere Möglichkeit, die Zeit zu verkürzen, besteht darin, die Anzahl der Amplifikationsschritte zu reduzieren, was jedoch die Empfindlichkeit des Tests verringert.

Eine weitere interessante Entwicklung ist die Verwendung der „Isothermal loop-mediated amplification (LAMP)“. Bei einer normalen PCR-Reaktion müssen die Proben erhitzt, auf einer hohen Temperatur gehalten, abgekühlt und dann auf eine mittlere Temperatur gebracht werden. Dieser Zyklus muss 30-40 Mal wiederholt werden, und das kostet Zeit. Bei der LAMP-Technik wird eine sehr ausgeklügelte Molekularbiologie eingesetzt, so dass die Reaktion bei einer einzigen Temperatur ablaufen kann (isotherme Amplifikation). Dadurch entfallen nicht nur die langwierigen Temperaturzyklen, sondern es können auch einfachere Geräte verwendet werden. Der Nachteil ist, dass die benötigten Reagenzien komplexer sind und die Technik derzeit weniger genau/empfindlich ist als die Standard-qPCR. Dennoch hat die Möglichkeit, die Testzeit auf weniger als eine Stunde zu verkürzen, in einigen Fällen große Vorteile.

Schließlich kann man die sozialen Aspekte der Tests berücksichtigen. Es ist viel einfacher für die Menschen, ihre eigenen Nasenabstriche oder eine Speichelprobe für den Test zur Verfügung zu stellen, aber solche Proben unterliegen eher Schwankungen, und Speichelproben enthalten im Allgemeinen weniger Viren für den Test. Dies bedeutet, dass eine höhere Empfindlichkeit erforderlich ist. Sie sehen, dass es bei den verschiedenen Tests einen Kompromiss zwischen Schnelligkeit, Genauigkeit und Bequemlichkeit gibt. Für jede Gruppe von Menschen sind andere Parameter wichtiger. Zum Beispiel könnte ein Schnelltest auf einem Flughafen von größter Bedeutung sein, während in einem Krankenhaus höchste Genauigkeit wichtiger wäre.

Nachweis von Antikörpern

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass es bei jeder Person einen Zeitpunkt gibt, an dem das Virus nachgewiesen werden kann, aber noch keine Antikörper gebildet wurden, und einen späteren Zeitraum, in dem das Virus eliminiert wurde, aber die antiviralen Antikörper noch vorhanden sind.Obwohl es viele Elemente der Immunreaktion gibt, ist der Nachweis von virusspezifischen Antikörpern die einzige vernünftige Methode, um festzustellen, ob eine Reaktion stattgefunden hat. Antikörpertests können relativ einfach bei einer großen Zahl von Patienten durchgeführt werden. Antikörper erscheinen im Blut, wenn sich eine Person von einer Infektion erholt. Sie können auch in Sekreten wie Speichel und Tränen auftreten, aber der Nachweis in Sekreten ist schwieriger und möglicherweise weniger zuverlässig. Aus diesem Grund weisen die Tests Antikörper im Blut (Serum; die flüssige Komponente des Blutes) nach. Der am häufigsten verwendete diagnostische Test für Antikörper ist ein ELISA (Enzyme Linked ImmunoSorbent Assay). Wie bereits erwähnt, sind Antikörper gegen das Spike-Protein für den Schutz vor einer Infektion mit dem Coronavirus am wichtigsten, aber auch Antikörper, die andere virale Proteine erkennen (siehe Abbildung 2), können verwendet werden, um festzustellen, ob eine Person bereits mit dem Virus infiziert war. Mit jedem ELISA kann die Menge der Antikörper gegen ein bestimmtes Virusprotein quantifiziert werden. Um zum Beispiel Antikörper gegen das Spike-Protein nachzuweisen, wird das Spike-Protein selbst als Nachweiselement im ELISA verwendet. Die Durchführung eines ELISA dauert in der Regel etwa 2 Stunden, kann aber verkürzt werden, ohne dass die Empfindlichkeit des Tests wesentlich beeinträchtigt wird.

Es gibt inzwischen viele Unternehmen, die versuchen, ein Lateral-Flow-Gerät zu entwickeln (ähnlich wie ein Schwangerschaftstest für zu Hause). Solche Tests könnten ein positives oder negatives Ergebnis liefern, ob ein Antikörper, der SARS-CoV-2 erkennt, in der Testflüssigkeit (z. B. Blut, das durch einen Stich in den Finger gewonnen wird) vorhanden ist, und sie können in weniger als 30 Minuten durchgeführt werden. In diesem Fall würde der Test Antikörper gegen ein SARS-CoV-2-Antigen nachweisen, aber im Gegensatz zum ELISA ist der Test nicht quantitativ. Tests dieser Art wurden bereits für andere Viren validiert, werden aber normalerweise nur in Labors eingesetzt. Ob es möglich ist, einen Test für SARS-CoV-2 mit ausreichender Genauigkeit zu entwickeln, ist noch nicht bekannt (September 2020). Weitere Informationen dazu und eine kurze Animation, die die Funktionsweise eines Lateral-Flow-Geräts veranschaulicht, finden Sie in diesem Artikel von The Conversation.

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass es bei jeder Person einen Zeitpunkt gibt, an dem das Virus nachgewiesen werden kann, aber noch keine Antikörper gebildet wurden, und einen späteren Zeitraum, in dem das Virus eliminiert wurde, aber die antiviralen Antikörper noch vorhanden sind (Abbildung 4). Dazwischen gibt es ein begrenztes Zeitfenster, in dem sowohl Viren als auch Antikörper nachgewiesen werden können. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass die Genauigkeit eines jeden Tests sehr hoch ist, da falsch-positive Ergebnisse schwerwiegende Folgen für die Person haben könnten; sie würde denken, dass sie gegen SARS-CoV-2 immun ist, obwohl sie es nicht ist.

Dieser Artikel wurde am 25.09.20 aktualisiert, um neue Entwicklungen zu berücksichtigen.