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Gesundheitspersonal führte an einer Schule in Frankreich ein groß angelegtes Screening mit Antigen-Schnelltests durch.Bildnachweis: Thomas Samson/AFP/Getty
Als die Zahl der Coronavirus-Fälle im Vereinigten Königreich Anfang 2021 stark anstieg, kündigte die Regierung eine mögliche Wende im Kampf gegen COVID-19 an: Millionen billiger, schneller Virentests.Am 10. Januar erklärte sie, dass sie diese Tests landesweit fördern würde, auch für Menschen ohne Symptome.Ähnliche Tests werden im Plan von Präsident Joe Biden zur Eindämmung der in den USA grassierenden Epidemie eine Schlüsselrolle spielen.
Bei diesen Schnelltests wird normalerweise ein Nasen- oder Rachenabstrich mit der Flüssigkeit auf einem Papierstreifen gemischt, um innerhalb einer halben Stunde Ergebnisse zu liefern.Diese Tests gelten als Infektionstests, nicht als Infektionstests.Sie können nur hohe Viruslasten erkennen, daher werden sie viele Menschen mit niedrigen SARS-CoV-2-Viruswerten übersehen.Aber die Hoffnung ist, dass sie helfen, die Epidemie einzudämmen, indem sie schnell die ansteckendsten Personen identifizieren, sonst könnten sie das Virus unwissentlich verbreiten.
Als die Regierung den Plan jedoch ankündigte, brachen wütende Kontroversen aus.Einige Wissenschaftler sind mit der britischen Teststrategie zufrieden.Andere sagen, dass diese Tests zu viele Infektionen übersehen werden, dass der Schaden, den sie verursachen könnten, den Schaden überwiegt, wenn sie auf Millionen verbreitet werden.Jon Deeks, der an der University of Birmingham im Vereinigten Königreich auf Testen und Bewerten spezialisiert ist, glaubt, dass viele Menschen durch negative Testergebnisse erleichtert sein und ihr Verhalten ändern könnten.Und, sagte er, wenn die Menschen die Tests selbst durchführen, anstatt sich auf ausgebildete Fachleute zu verlassen, werden diese Tests mehr Infektionen übersehen.Er und sein Birmingham-Kollege Jac Dinnes (Jac Dinnes) sind Wissenschaftler und hoffen, dass sie mehr Daten zu Coronavirus-Schnelltests benötigen, bevor sie weit verbreitet werden können.
Doch andere Forscher wehrten sich bald und behaupteten, der Test könne Schaden anrichten, sei falsch und „unverantwortlich“ (siehe go.nature.com/3bcyzfm).Unter ihnen ist Michael Mina, ein Epidemiologe an der Harvard TH Chan School of Public Health in Boston, Massachusetts, der sagte, dieses Argument verzögere eine dringend benötigte Lösung der Pandemie.Er sagte: „Wir sagen immer noch, dass wir nicht genug Daten haben, aber wir sind mitten in einem Krieg – was die Fallzahlen angeht, werden wir wirklich nicht schlechter sein als jemals zuvor.“
Einig sind sich die Wissenschaftler nur darin, dass klar kommuniziert werden muss, was ein Schnelltest ist und was die negativen Ergebnisse bedeuten.Mina sagte: „Werkzeuge auf Leute zu werfen, die nicht wissen, wie man sie richtig benutzt, ist eine schlechte Idee.“
Es ist schwierig, zuverlässige Informationen für Schnelltests zu erhalten, da Produkte zumindest in Europa nur auf der Grundlage von Herstellerangaben ohne unabhängige Bewertung verkauft werden können.Es gibt kein Standardprotokoll zur Messung der Leistung, daher ist es schwierig, Assays zu vergleichen und jedes Land zu zwingen, seine eigene Überprüfung durchzuführen.
„Dies ist der wilde Westen in der Diagnose“, sagte Catharina Boehme, CEO der Innovative New Diagnostics Foundation (FIND), einer gemeinnützigen Organisation in Genf, Schweiz, die Dutzende von COVID-19-Analysemethoden neu bewertet und verglichen hat.
Im Februar 2020 begann FIND mit einer ehrgeizigen Aufgabe, Hunderte von COVID-19-Testtypen in standardisierten Studien zu evaluieren.Die Stiftung arbeitet mit der Weltgesundheitsorganisation (WHO) und globalen Forschungseinrichtungen zusammen, um Hunderte von Coronavirus-Proben zu testen und ihre Leistung mit denen zu vergleichen, die mit der hochempfindlichen Polymerase-Kettenreaktionstechnologie (PCR) gewonnen wurden.Die Technologie sucht nach spezifischen viralen genetischen Sequenzen in Proben, die einer Person aus der Nase oder dem Rachen (manchmal Speichel) entnommen wurden.PCR-basierte Tests können mehr von diesem genetischen Material durch mehrere Amplifikationszyklen replizieren, sodass sie die anfängliche Menge an Parvovirus nachweisen können.Sie können jedoch zeitaufwändig sein und erfordern gut ausgebildetes Personal und teure Laborgeräte (siehe „Wie COVID-19-Tests funktionieren“).
Billige, schnelle Tests können oft funktionieren, indem sie spezifische Proteine (zusammenfassend als Antigene bezeichnet) auf der Oberfläche von SARS-CoV-2-Partikeln nachweisen.Diese „Antigen-Schnelltests“ amplifizieren den Inhalt der Probe nicht, sodass das Virus nur nachgewiesen werden kann, wenn das Virus im menschlichen Körper hohe Konzentrationen erreicht – es können Tausende von Kopien des Virus pro Milliliter Probe vorhanden sein.Wenn Menschen am ansteckendsten sind, erreicht das Virus diese Werte normalerweise zum Zeitpunkt des Auftretens der Symptome (siehe „COVID-19 abfangen“).
Dinnes sagte, dass die Daten des Herstellers zur Testsensitivität hauptsächlich aus Labortests bei Menschen mit Symptomen mit hoher Viruslast stammen.In diesen Studien schienen viele Schnelltests sehr empfindlich zu sein.(Sie sind auch sehr spezifisch: Es ist unwahrscheinlich, dass sie falsch-positive Ergebnisse liefern.) Reale Auswertungsergebnisse zeigen jedoch, dass Menschen mit niedriger Viruslast eine signifikant unterschiedliche Leistung aufweisen.
Die Viruskonzentration in der Probe wird normalerweise unter Bezugnahme auf die Anzahl der für den Virusnachweis erforderlichen PCR-Amplifikationszyklen quantifiziert.Wenn ungefähr 25 PCR-Amplifikationszyklen oder weniger erforderlich sind (als Zyklusschwelle oder Ct bezeichnet, gleich oder weniger als 25), wird die Menge an Lebendvirus im Allgemeinen als hoch angesehen, was darauf hinweist, dass Menschen infektiös sein können – obwohl dies noch nicht der Fall ist ist klar, ob Menschen ein kritisches Ansteckungsniveau haben oder nicht.
Im November letzten Jahres veröffentlichte die britische Regierung die Ergebnisse von Vorstudien, die im Porton Down Science Park und an der Oxford University durchgeführt wurden.Alle noch nicht begutachteten Ergebnisse wurden am 15. Januar online veröffentlicht Laborversuche, 4 einzelne Marken hatten Ct-Werte oder weniger als 25. FINDs Neubewertung vieler Schnelltestkits zeigt normalerweise auch, dass die Sensitivität bei diesen Viruskonzentrationen 90 % oder höher beträgt.
Wenn die Viruskonzentration sinkt (dh der Ct-Wert steigt), beginnen Schnelltests, eine Infektion zu übersehen.Wissenschaftler von Porton Down widmeten den Tests von Innova Medical in Pasadena, Kalifornien, besondere Aufmerksamkeit;Die britische Regierung hat mehr als 800 Millionen Pfund (1,1 Milliarden US-Dollar) ausgegeben, um diese Tests anzuordnen, ein wichtiger Teil ihrer Strategie zur Verlangsamung der Ausbreitung des Coronavirus.Bei einem Ct-Wert von 25-28 reduziert sich die Sensitivität des Tests auf 88 % und bei einem Ct-Wert von 28-31 auf 76 % (siehe „Schnelltest findet hohe Viruslast“).
Im Gegensatz dazu bewerteten Abbott Laboratories im Dezember in Abbott Park, Illinois, den BinaxNOW-Schnelltest mit ungünstigen Ergebnissen.Die Studie testete mehr als 3.300 Personen in San Francisco, Kalifornien, und erzielte eine 100-prozentige Sensitivität für Proben mit Ct-Werten unter 30 (selbst wenn die infizierte Person keine Symptome zeigte)2.
Unterschiedliche kalibrierte PCR-Systeme bedeuten jedoch, dass die Ct-Werte zwischen den Labors nicht einfach verglichen werden können, und dies zeigt nicht immer an, dass die Viruswerte in den Proben gleich sind.Innova sagte, dass die britischen und US-amerikanischen Studien unterschiedliche PCR-Systeme verwendeten und dass nur ein direkter Vergleich auf demselben System effektiv wäre.Sie verwiesen auf einen Ende Dezember von Wissenschaftlern aus Porton Down verfassten Bericht der britischen Regierung, in dem der Innova-Test dem Panbio-Test von Abbott gegenübergestellt wurde (ähnlich dem von Abbott in den Vereinigten Staaten verkauften BinaxNOW-Kit).Bei etwas mehr als 20 Proben mit einem Ct-Wert unter 27 lieferten beide Proben 93 % positive Ergebnisse (siehe go.nature.com/3at82vm).
Bei der Betrachtung des Innova-Testversuchs an Tausenden von Menschen in Liverpool, England, waren die Nuancen bei der Ct-Kalibrierung entscheidend, die nur zwei Drittel der Fälle mit Ct-Werten unter 25 identifizierte (siehe go.nature.com) /3tajhkw).Dies deutet darauf hin, dass diese Tests ein Drittel der potenziell infektiösen Fälle übersehen haben.Es wird jedoch jetzt angenommen, dass in einem Labor, das Proben verarbeitet, ein Ct-Wert von 25 dem viel niedrigeren Viruslevel in anderen Labors entspricht (vielleicht gleich einem Ct von 30 oder höher), sagte Iain Buchan, ein Forscher im Bereich Gesundheit und Informatik an der American University .Liverpool leitete den Prozess.
Die Details sind jedoch nicht bekannt.Dix sagte, dass eine von der Universität Birmingham im Dezember durchgeführte Studie ein Beispiel dafür sei, wie ein Schnelltest eine Infektion übersehen habe.Mehr als 7.000 asymptomatische Studenten nahmen dort am Innova-Test teil;nur 2 positiv getestet.Als Universitätsforscher jedoch 10 % der negativen Proben mit PCR erneut überprüften, fanden sie sechs weitere infizierte Studenten.Basierend auf dem Verhältnis aller Proben hat der Test möglicherweise 60 infizierte Schüler verfehlt3.
Mina sagte, diese Schüler hätten eine niedrige Viruskonzentration, sie seien also in keiner Weise ansteckend.Dix glaubt, dass sich Menschen mit niedrigeren Viruskonzentrationen zwar in den späten Stadien eines Infektionsrückgangs befinden, aber möglicherweise auch ansteckender werden.Ein weiterer Faktor ist, dass einige Schüler beim Sammeln von Abstrichproben nicht gut abschneiden, sodass nicht viele Viruspartikel den Test bestehen können.Er befürchtet, dass Menschen fälschlicherweise glauben, dass das Bestehen eines negativen Tests ihre Sicherheit gewährleisten kann – tatsächlich ist ein Schnelltest nur eine Momentaufnahme, die in diesem Moment möglicherweise nicht ansteckend ist.Deeks sagte, die Behauptung, dass Tests den Arbeitsplatz vollständig sicher machen können, sei nicht der richtige Weg, um die Öffentlichkeit über seine Wirksamkeit zu informieren.Er sagte: „Wenn Menschen ein falsches Verständnis von Sicherheit haben, können sie diesen Virus tatsächlich verbreiten.“
Aber Mina und andere sagten, dass Liverpool-Piloten den Menschen davon abgeraten hätten, und ihnen wurde gesagt, dass sie das Virus in Zukunft noch verbreiten könnten.Mina betonte, dass der häufige Einsatz von Tests (z. B. zweimal pro Woche) der Schlüssel dazu sei, die Tests zur Eindämmung der Pandemie wirksam zu machen.
Die Interpretation der Testergebnisse hängt nicht nur von der Genauigkeit des Tests ab, sondern auch von der Wahrscheinlichkeit, dass eine Person bereits COVID-19 hat.Es hängt von der Infektionsrate in ihrem Gebiet ab und davon, ob sie Symptome zeigen.Wenn eine Person aus einem Gebiet mit hohem COVID-19-Level typische Symptome der Krankheit hat und ein negatives Ergebnis erhält, kann es sich um ein falsch negatives Ergebnis handeln, das sorgfältig mittels PCR überprüft werden muss.
Forscher diskutieren auch darüber, ob Menschen sich selbst testen sollten (zu Hause, in der Schule oder am Arbeitsplatz).Die Leistung des Tests kann variieren, je nachdem, wie der Tester den Tupfer sammelt und die Probe verarbeitet.Beispielsweise haben Laborwissenschaftler mit dem Innova-Test eine Sensitivität von fast 79 % für alle Proben (einschließlich Proben mit sehr niedriger Viruslast) erreicht, aber die autodidaktische Öffentlichkeit erreicht nur eine Sensitivität von 58 % (siehe „Schnelltest: Ist es für zu Hause geeignet?“ -Deeks glaubt, dass dies ein besorgniserregender Rückgang ist1.
Dennoch genehmigte die britische Arzneimittelzulassungsbehörde im Dezember die Verwendung der Innova-Testtechnologie im häuslichen Bereich, um Infektionen bei asymptomatischen Personen nachzuweisen.Ein DHSC-Sprecher bestätigte, dass die Warenzeichen für diese Tests vom Nationalen Gesundheitsdienst des Landes stammten, vom Ministerium für Gesundheit und Soziales (DHSC) entworfen, aber von Innova gekauft und von Chinas Xiamen Biotechnology Co., Ltd. hergestellt wurden. „Der horizontale Fluss Der von der britischen Regierung verwendete Test wurde von führenden britischen Wissenschaftlern streng evaluiert.Das bedeutet, dass sie genau, zuverlässig und in der Lage sind, asymptomatische COVID-19-Patienten erfolgreich zu identifizieren.“Das sagte der Sprecher in einer Mitteilung.
Eine deutsche Studie4 wies darauf hin, dass selbst durchgeführte Tests genauso effektiv sein können wie solche, die von Fachleuten durchgeführt werden.Diese Studie wurde nicht von Experten begutachtet.Die Studie ergab, dass, wenn Menschen sich die Nase putzen und einen von der WHO genehmigten anonymen Schnelltest durchführen, selbst wenn die Menschen häufig von der Gebrauchsanweisung abweichen, die Empfindlichkeit immer noch der von Fachleuten erreichten sehr ähnlich ist.
In den Vereinigten Staaten hat die Food and Drug Administration (FDA) Notfallgenehmigungen für 13 Antigentests genehmigt, aber nur einer – der Ellume COVID-19-Heimtest – kann für asymptomatische Personen verwendet werden.Laut Ellume, einem Unternehmen mit Sitz in Brisbane, Australien, hat der Test das Coronavirus bei 11 asymptomatischen Personen nachgewiesen, und 10 dieser Personen wurden durch PCR positiv getestet.Im Februar kündigte die US-Regierung an, 8,5 Millionen Tests zu kaufen.
Einige Länder/Regionen, die nicht über ausreichende Ressourcen für PCR-Tests verfügen, wie z. B. Indien, verwenden Antigentests seit vielen Monaten, nur um ihre Testmöglichkeiten zu ergänzen.Aus Sorge um die Genauigkeit haben einige Unternehmen, die PCR-Tests durchführen, nur in begrenztem Umfang begonnen, schnelle Alternativen einzuführen.Aber die Regierung, die groß angelegte Schnelltests durchführte, nannte es einen Erfolg.Mit einer Bevölkerung von 5,5 Millionen war die Slowakei das erste Land, das versuchte, seine gesamte erwachsene Bevölkerung zu testen.Umfangreiche Tests haben die Infektionsrate um fast 60 % reduziert5.Der Test wird jedoch in Verbindung mit strengen Beschränkungen durchgeführt, die in anderen Ländern nicht umgesetzt wurden, und der finanziellen Unterstützung der Regierung für positiv getestete Personen, damit sie zu Hause bleiben können.Daher sagen Experten, dass, obwohl die Kombination aus Testen und Beschränkung die Infektionsraten schneller zu reduzieren scheint als die Beschränkung allein, es nicht klar ist, ob die Methode anderswo funktionieren kann.In anderen Ländern möchten viele Menschen den Schnelltest möglicherweise nicht machen, und denjenigen, die positiv getestet wurden, fehlt möglicherweise die Motivation, sich zu isolieren.Da kommerzielle Schnelltests jedoch sehr billig sind – nur 5 US-Dollar – sagen Städte und Staaten, dass sie Millionen zu einem Bruchteil der durch die Epidemie verursachten staatlichen Verluste kaufen können.
Ein Gesundheitspersonal testete schnell einen Passagier mit einem Nasenabstrich an einem Bahnhof in Mumbai, Indien.Bildnachweis: Punit Parajpe / AFP / Getty
Schnelltests können besonders für asymptomatische Screening-Situationen geeignet sein, darunter Gefängnisse, Obdachlosenunterkünfte, Schulen und Universitäten, wo sich Menschen ohnehin versammeln können, sodass jeder Test, der einige zusätzliche Infektionsfälle erfassen kann, nützlich ist.Deeks warnt jedoch davor, den Test auf eine Weise zu verwenden, die das Verhalten der Menschen ändern oder sie dazu veranlassen könnte, Vorsichtsmaßnahmen zu lockern.Zum Beispiel können Menschen negative Ergebnisse als ermutigende Besuche bei Verwandten in Pflegeheimen interpretieren.
Bisher wurden in den USA groß angelegte Schnelltestverfahren in Schulen, Gefängnissen, Flughäfen und Universitäten gestartet.So testet die University of Arizona in Tucson seit Mai täglich ihre Athleten mit dem Sofia-Test, der von Quidel in San Diego, Kalifornien, entwickelt wurde.Seit August werden die Schüler mindestens einmal im Monat getestet (einige Schüler, insbesondere diejenigen in Wohnheimen mit Ausbrüchen, werden häufiger einmal pro Woche getestet).Bisher hat die Universität fast 150.000 Tests durchgeführt und in den letzten zwei Monaten keinen Anstieg der COVID-19-Fälle gemeldet.
David Harris, ein Stammzellenforscher, der für das groß angelegte Testprogramm in Arizona verantwortlich ist, sagte, dass verschiedene Arten von Tests unterschiedlichen Zwecken dienen: Antigen-Schnelltests sollten nicht verwendet werden, um die Prävalenz des Virus in der Bevölkerung zu beurteilen.Er sagte: „Wenn Sie es wie PCR verwenden, werden Sie eine schreckliche Empfindlichkeit bekommen.“„Aber was wir versuchen, die Ausbreitung von Infektions-Antigentests zu verhindern, scheint gut zu funktionieren, insbesondere wenn sie mehrmals verwendet werden.”
Ein Student der Universität Oxford im Vereinigten Königreich machte einen von der Universität bereitgestellten Antigen-Schnelltest und flog dann im Dezember 2020 in die Vereinigten Staaten.
Viele Forschungsgruppen auf der ganzen Welt entwickeln schnellere und billigere Testmethoden.Einige passen PCR-Tests an, um den Amplifikationsprozess zu beschleunigen, aber viele dieser Tests erfordern immer noch spezielle Geräte.Andere Methoden beruhen auf einer Technik namens Loop-Mediated Isothermal Amplification oder LAMP, die schneller als PCR ist und nur minimale Ausrüstung erfordert.Aber diese Tests sind nicht so empfindlich wie PCR-basierte Tests.Im vergangenen Jahr entwickelten Forscher der University of Illinois in Urbana-Champaign ihren eigenen diagnostischen Schnelltest: einen PCR-basierten Test, der Speichel anstelle eines Nasenabstrichs verwendet und teure und langsame Schritte überspringt.Die Kosten für diesen Test betragen 10-14 $, und die Ergebnisse können in weniger als 24 Stunden gegeben werden.Obwohl die Universität zur Durchführung der PCR auf Labore vor Ort angewiesen ist, kann die Universität jeden zweimal pro Woche untersuchen.Im August letzten Jahres ermöglichte dieses häufige Testprogramm der Universität, einen Anstieg von Campusinfektionen zu erkennen und weitgehend zu kontrollieren.Innerhalb einer Woche sank die Zahl der Neuerkrankungen um 65 %, und seitdem hat die Universität keinen ähnlichen Höhepunkt mehr erlebt.
Böhme sagte, dass es keine Testmethode gibt, die alle Anforderungen erfüllen kann, aber eine Testmethode, die infektiöse Personen identifizieren kann, ist unerlässlich, um die Weltwirtschaft offen zu halten.Sie sagte: „Tests an Flughäfen, Grenzen, Arbeitsplätzen, Schulen, klinischen Umgebungen – in all diesen Fällen sind Schnelltests leistungsstark, weil sie einfach zu handhaben, kostengünstig und schnell sind.“Sie fügte jedoch hinzu, dass sich große Testprogramme auf die besten verfügbaren Tests verlassen sollten.
Das derzeitige Zulassungsverfahren der EU für COVID-19-Diagnosetests ist das gleiche wie für andere Arten von Diagnoseverfahren, aber Bedenken hinsichtlich der Leistung bestimmter Testmethoden führten im vergangenen April zur Einführung neuer Richtlinien.Diese verlangen von den Herstellern, Testkits herzustellen, die zumindest COVID-19-Tests nach dem neuesten Stand der Technik durchführen können.Da sich die Auswirkungen der im Herstellertest durchgeführten Tests jedoch von denen in der realen Welt unterscheiden können, empfehlen die Leitlinien, dass die Mitgliedstaaten dies überprüfen, bevor sie den Test starten.
Böhme sagte, im Idealfall müssten die Länder nicht jede Messmethode verifizieren.Labore und Hersteller auf der ganzen Welt verwenden gemeinsame Protokolle (wie die von FIND entwickelten).Sie sagte: „Was wir brauchen, ist eine standardisierte Test- und Bewertungsmethode.“„Es wird sich nicht von der Bewertung von Behandlungen und Impfstoffen unterscheiden.“
Postzeit: 09.03.2021