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

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

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

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

Auf der Suche nach genetischen Beweisen

Der erste Schritt für beide Arten von Tests ist die Entnahme einer Probe vom Patienten. Dies kann ein Nasenabstrich oder etwas Speichel sein.

Bei PCR-Tests ist der nächste Schritt die Amplifikation des genetischen Materials, damit auch eine geringe Menge an Coronavirus-Genen in der Patientenprobe nachgewiesen werden kann. Dies geschieht mit einer Technik, die als Polymerase-Kettenreaktion bezeichnet wird. Ein Mitarbeiter des Gesundheitswesens nimmt die Probe und behandelt sie mit einem Enzym, das RNA in doppelsträngige DNA umwandelt. Dann wird die DNA mit einer Lösung gemischt, die ein Enzym namens Polymerase enthält, und erhitzt, wodurch die DNA in zwei einzelsträngige DNA-Stücke getrennt wird. Die Temperatur wird gesenkt und die Polymerase bindet mit Hilfe eines kleinen Stücks Leit-DNA, dem sogenannten Primer, an die einzelsträngige DNA und kopiert sie. Die Primer sorgen dafür, dass nur Coronavirus-DNA amplifiziert wird. Sie haben jetzt zwei Kopien der Coronavirus-DNA aus dem ursprünglichen RNA-Stück erstellt.

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

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

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

Antigentests

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

Antigene sind Stoffe, die den Körper zu einer Immunantwort veranlassen – sie lösen die Bildung von Antikörpern aus. Diese Tests verwenden im Labor hergestellte Antikörper, um nach Antigenen des SARS-CoV-2-Virus zu suchen.

Um einen Antigentest durchzuführen, behandeln Sie zuerst eine Probe mit einer Flüssigkeit, die Salz und Seife enthält, die Zellen und andere Partikel aufbricht. Dann tragen Sie diese Flüssigkeit auf einen Teststreifen auf, auf dem in einer dünnen Linie Antikörper, die für SARS-CoV-2 spezifisch sind, aufgemalt sind.

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

Antigentests haben eine Reihe von Stärken. Erstens sind sie so einfach zu bedienen, dass sie auch von Personen ohne spezielle Ausbildung durchgeführt und die Ergebnisse interpretiert werden können – sogar zu Hause. Sie liefern auch schnell Ergebnisse, normalerweise in weniger als 15 Minuten. Ein weiterer Vorteil ist, dass diese Tests mit etwa 10 bis 15 US-Dollar pro Test relativ günstig sein können.

Antigentests haben einige Nachteile. Je nach Situation können sie weniger genau sein als PCR-Tests. Wenn eine Person symptomatisch ist oder viele Viren in ihrem System hat, sind Antigentests sehr genau. Im Gegensatz zu molekularen PCR-Tests amplifizieren Antigentests jedoch nicht das, wonach sie suchen. Das bedeutet, dass genügend virales Antigen in der Probe vorhanden sein muss, damit die Antikörper auf dem Teststreifen ein Signal erzeugen. Wenn sich eine Person im Frühstadium der Infektion befindet, befinden sich nicht viele Viren in Nase und Rachen, aus denen die Proben entnommen werden. Antigentests können also frühe Fälle von COVID-19 übersehen. In dieser Phase hat eine Person auch keine Symptome, so dass sie sich eher nicht bewusst ist, dass sie infiziert ist.

Mehr Tests, besseres Wissen

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

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

Das Verständnis der Stärken und Grenzen von PCR- und Antigentests und deren Anwendung kann dazu beitragen, die COVID-19-Pandemie unter Kontrolle zu bringen. Wenn Sie also das nächste Mal einen COVID-19-Test erhalten, wählen Sie den für Sie richtigen aus.

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

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