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Pandemie: Was Coronavirus-Schnelltests können und was nicht

Binnen weniger Minuten zeigen Antigen-Tests, wer Sars-CoV-2 hat. Der Bundesgesundheitsminister hält sie für mitentscheidend, um Covid-19 zu stoppen. Doch die Tests haben Schwächen.
Wenn sich jede und jeder daheim selbst auf Sars-CoV-2 testen kann, könnte das helfen, die Pandemie zu stoppen.Laden...

Nirgendwo sonst sterben so viele Menschen an den Folgen von Covid-19 wie in den USA. Gleichzeitig sind dort deutlich weniger Tests verfügbar als in vielen anderen Ländern. Das aber könnte sich bald ändern.

Ende August hat die US Food and Drug Administration (FDA) die Notfallzulassung für ein neues Testgerät im Kreditkartenformat für das Coronavirus erteilt. Es kostet fünf US-Dollar, liefert Ergebnisse in 15 Minuten und braucht weder Labor noch Maschine für die Auswertung. Die Regierung hat bereits 150 Millionen dieser Tests von der Firma Abbott bestellt.

In Deutschland sollen erste Tests dieser Art ab Ende September verfügbar sein – sie gelten als entscheidend, um die Ausbreitung des Virus im Herbst und Winter zu kontrollieren. In Österreich wiederum sollen Studierende an der Wirtschaftsuniversität Wien künftig ohne negatives Testergebnis keinen Zutritt zum Hörsaal bekommen. Und auch Indien und Italien setzen darauf, um einen Alltag zu ermöglichen und gleichzeitig die Seuche zu kontrollieren.

Die Tests weisen spezifische Proteine – die Antigene – auf der Oberfläche des Virus nach. Sie sollen zeigen, wer besonders ansteckend ist, und sich rasch und einfach in großer Zahl durchführen lassen. Was sind weitere Argumente für Schnelltests? Welche gibt es bereits? Und was unterscheidet die Untersuchungen? Lesen Sie hier die wesentlichen Fragen und Antworten:

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Was spricht für die Tests?

Gegenwärtig führt geschultes Fachpersonal Antigen-Tests durch. Doch einige Unternehmen entwickeln Versionen, die einfach genug sind, um sich zu Hause anwenden zu lassen – wie Schwangerschaftstests. Auf diese Weise könnten sich deutlich mehr Menschen schnell testen.

Überhaupt sind Antigen-Tests viel schneller und billiger als die Goldstandard-Tests, die virale RNA mit einer Technik namens Polymerase-Kettenreaktion (PCR) nachweisen. Was zunächst bedenklich klingt: Antigen-Tests sind weniger empfindlich als die PCR-Varianten. Das kann aber von Vorteil sein. So sind einige Menschen, die positive PCR-Testergebnisse erhalten, zwar infiziert, können das Virus jedoch nicht mehr auf andere Personen übertragen. Antigen-Tests könnten also helfen, besonders ansteckende Leute zu identifizieren.

Gleichzeitig gibt es die Sorge, dass die Schnelltests infektiöse Personen übersehen, was zu neuen Ausbrüchen in Ländern führen könnte.

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Welche Tests gibt es?

Die Tests auf Covid-19 lassen sich in zwei Kategorien einteilen: erstens diagnostische Tests wie PCR- und Antigen-Assays, die Teile des Virus Sars-CoV-2 nachweisen, und zweitens Antikörpertests. Letztere spüren Moleküle auf, die Menschen produzieren, wenn sie mit dem Virus infiziert sind. Es kann mehrere Tage dauern, bis sich Antikörper entwickeln. Diese bleiben nach der Genesung oft wochenlang im Blut, so dass Antikörpertests in der Diagnostik nur einen begrenzten Nutzen haben.

Die hochempfindlichen PCR-Tests erkennen bei richtiger Anwendung infizierte Personen zu nahezu 100 Prozent. Solche Tests erfordern jedoch im Allgemeinen geschultes Personal, spezifische Reagenzien und teure Maschinen, die Ergebnisse erst nach Stunden liefern.

Manche Unternehmen und akademische Forschungslabors haben Tests eingeführt, die schneller, billiger und benutzerfreundlicher sind als Standard-PCR-Tests, obwohl sie nicht im gleichen Umfang wie Antigen-Tests hergestellt werden. Bei einigen davon wirkt das Gen-Editier-Tool CRISPR, um genetische Schnipsel des Coronavirus zu erfassen. Wieder andere Verfahren sind schnellere Varianten des PCR-Tests, die andere Reagenzien als das Original verwenden. Das heißt, sie sind noch in größerer Zahl verfügbar. Universitäten und professionelle Sportteams nutzen beispielsweise speichelbasierte PCR-Tests.

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Und wie funktionieren sie?

Ein typischer Antigen-Test beginnt bislang zumeist damit, dass medizinisches Fachpersonal einen Abstrich von der Nase oder Rachen einer Person macht. Die Probe wird dann mit einer Lösung gemischt, die das Virus aufbricht und spezifische Virusproteine freisetzt. Die Mischung kommt anschließend auf einen Papierstreifen. Dieser enthält einen Antikörper, der an die Proteine bindet. Ein positives Testergebnis kann entweder als fluoreszierendes Leuchten oder als dunkle Bande auf dem Papierstreifen erkannt werden.

Antigen-Assays liefern Ergebnisse in weniger als 30 Minuten, müssen nicht in einem Labor bearbeitet werden und sind kostengünstig herzustellen. Diese Schnelligkeit geht jedoch zu Lasten der Empfindlichkeit. Während ein typischer PCR-Test ein einzelnes RNA-Molekül in einem Mikroliter Lösung nachweisen kann, benötigen Antigen-Tests eine Probe, die Tausende – wahrscheinlich Zehntausende – von Viruspartikeln pro Mikroliter enthält, um ein positives Ergebnis zu zeigen. Wenn also eine Person geringe Virusmengen in ihrem Körper hat, kann der Test ein falsch negatives Ergebnis liefern.

Wie tödlich ist das Coronavirus? Was ist über die Fälle in Deutschland bekannt? Wie kann ich mich vor Sars-CoV-2 schützen? Diese Fragen und mehr beantworten wir in unserer FAQ. Mehr zum Thema lesen Sie auf unserer Schwerpunktseite »Ein neues Coronavirus verändert die Welt«. Die weltweite Berichterstattung von »Scientific American«, »Spektrum der Wissenschaft« und anderen internationalen Ausgaben haben wir zudem auf einer Seite zusammengefasst.

Bei Menschen, die in einem Standard-PCR-Test positiv auf Sars-CoV-2 waren, wurde das Virus mit dem Antigen-Assay von Abbott in 95 bis 100 Prozent der Fälle korrekt erkannt. Zumindest wenn jemand die Probe innerhalb einer Woche nach dem Auftreten der Symptome entnommen hat. Dieser Anteil sank jedoch auf 75 Prozent, wenn die Personen Proben mehr als eine Woche Auftreten der ersten Symptome abgaben.

Die Rate des korrekten Nachweises von Infektionen wird Sensitivität genannt. Sie liegt bei den anderen in den Vereinigten Staaten verwendeten Antigen-Tests zwischen 84 und 98 Prozent, wenn eine Person in der Woche nach dem Auftreten der Symptome getestet wird.

»Die Frage ist, was ist die sichere Grenze? Denn in dem Moment, in dem man das falsch versteht, implodiert die ganze Idee«
(Marion Koopmans, Virologin)

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Welche Tests sagen aus, ob jemand ansteckend ist?

Mit der PCR-Methode lässt sich testen, ob jemand infektiös ist. Allerdings weist sie auch Personen nach, die das Virus zwar haben, es aber wahrscheinlich nicht verbreiten. Antigenbasierte Assays könnten dagegen dazu beitragen, Menschen mit hohen Viruskonzentrationen – also diejenigen, die am wahrscheinlichsten für andere ansteckend sind – schnell zu identifizieren und sie aus der Gemeinschaft zu isolieren, sagt Marion Koopmans, Virologin am medizinischen Zentrum der Erasmus-Universität in Rotterdam, Niederlande.

»Die Frage ist, was ist die sichere Grenze? Denn in dem Moment, in dem man das falsch versteht, implodiert die ganze Idee«, sagt sie. Es ist immer noch unklar, bis zu welcher Viruslast eine Person nicht ansteckend ist, sagt Koopmans, die mit der Weltgesundheitsorganisation (WHO) zusammenarbeitet, um einen Standard zur Validierung von Schnelltests festzulegen. »Es wäre sehr besorgniserregend, wenn jeder das auf eigene Faust und nach anderen Kriterien tun würde«, sagt sie.

Die Viruslast erreicht bei Sars-CoV-2-Infektionen früh ihren Höhepunkt und nimmt dann allmählich ab, wobei winzige Mengen der Virus-RNA wochen- oder möglicherweise monatelang in der Nase oder im Rachen verbleiben. Und obwohl es nicht genügend Daten gibt, um verschiedene Niveaus mit der Infektionshäufigkeit von Menschen gleichzusetzen, gibt es Hinweise darauf, dass es unwahrscheinlich ist, dass Personen das Virus etwa acht bis zehn Tage nach den ersten Symptomen verbreiten.

Herausforderungen gibt es zu Beginn der Infektion, wenn die Menschen geringe Virusmengen haben. Die Antwort seien häufige Tests, die mehrmals pro Woche durchgeführt werden, sagt Michael Mina, der als Immunologe in Boston arbeitet und sich für Antigen-Tests einsetzt. Dadurch, erklärt er weiter, könnten infizierte Menschen schnell identifiziert werden, auch wenn die Tests weniger empfindlich sind als ein PCR-basierter Test. Denn die Virusmenge in Nase und Rachen steigt innerhalb von Stunden an.

Mina und seine Kollegen haben statistische Modelle verwendet, um diese Strategie zu bewerten. In einem am 8. September 2020 aktualisierten Vorabdruck postulieren sie, dass zweimal wöchentlich durchgeführte Tests mit einem relativ unempfindlichen Test die Ausbreitung von Sars-CoV-2 wirksamer eindämmen könnten als genauere Tests, die einmal alle zwei Wochen durchgeführt werden. Eine andere Studie, die verschiedene Szenarien für die sichere Wiedereröffnung von Universitätsgeländen modellierte, kam zu ähnlichen Ergebnissen.

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Wie wollen Länder Antigen-Tests nutzen?

In Deutschland gehören Antigen-Schnelltests zu den neuen Herbst-Maßnahmen von Bundesgesundheitsminister Jens Spahn. Mitte Oktober sollen sie Bestandteil einer neuen Test- und Quarantänestrategie im Kampf gegen die Ausbreitung des Coronavirus werden, hieß es Ende September. Virologen wie Christian Drosten betonen ebenfalls die Bedeutung von Corona-Schnelltests mit Blick auf den Winter. Man müsse jetzt bei den so genannten Antigen-Tests weiterkommen, sagte der Virologe der Berliner Charité am 15. September in seinem Podcast. Die Test seien zwar nicht perfekt, aber schnell und verfügbar.

Anfang April, als Coronavirus-Ausbrüche in der ganzen Welt wüteten, hatte Indien nur etwa 150 000 Menschen getestet – eine der niedrigsten Testraten weltweit. Am 21. August 2020 führte das Land mehr als eine Million Coronavirus-Checks an einem einzigen Tag durch. Möglich machten es Antigen-Tests.

»Ob Antigen-Schnelltests in Delhi die Ausbreitung von Covid-19 erfolgreich eingedämmt haben, werden wir erst in den nächsten Monaten wissen«
(K. Srinath Reddy, Präsident der Public Health Foundation of India)

Delhi war im Juni 2020 der erste indische Bundesstaat, der das Verfahren genutzt hat. Bis Mitte Juli war die Zahl der Fälle dort zurückgegangen, und die täglichen Todesfälle hatten ein Plateau erreicht, was darauf hindeutet, dass die Tests die Ausbreitung des Virus beeinflusst haben. Der Epidemiologe K. Srinath Reddy, Präsident der Public Health Foundation of India, hält das Beispiel Delhi für interessant, aber nicht für eindeutig: Er stellt fest, dass die Regierung im August damit begonnen habe, die Sperrmaßnahmen aufzuheben, was zu einem Anstieg der Infektionen geführt habe. »Antigen-Schnelltests haben die gestiegene Zahl der Fälle erfasst, doch ob sie die Ausbreitung von Covid-19 erfolgreich eingedämmt haben, werden wir erst in den nächsten Monaten wissen«, sagt Reddy.

Bislang hat Indien drei Antigen-Tests für das Screening einer großen Zahl von Menschen genehmigt, unabhängig davon, ob sie Symptome haben oder nicht. Nach den Leitlinien des Indian Council of Medical Research sollten Personen mit einem negativen Ergebnis eines Antigen-Tests auch einen PCR-Test machen lassen, wenn sie Symptome zeigen, um auszuschließen, dass der Schnelltest eine Infektion übersehen hat.

Die WHO und die amerikanische Seuchenbehörde CDC raten ebenfalls dazu, einen PCR-Test durchzuführen, wenn Personen, die Symptome zeigen, mit einem Antigen-Schnelltest negativ getestet werden. Die US-amerikanische FDA hat bisher vier Antigen-Tests für den Notfall zugelassen, die jeweils eine höhere Sensitivität aufweisen als die in Indien verwendeten.

Auch andere Länder erwägen den Einsatz von Antigen-Schnelltests, um die Zielvorgaben zu erfüllen. Im Juli gab die philippinische Gesellschaft für Mikrobiologie und Infektionskrankheiten vorläufige Richtlinien für Kliniker und medizinisches Personal heraus, wonach Antigen-Assays als Alternative zur PCR zur Diagnose einer Coronavirus-Infektion während der ersten Woche bei Menschen mit Symptomen gelten. Auch dort ist empfohlen, alle negativen Ergebnisse mit einem PCR-basierten Test zu bestätigen.

Italien setzt antigenbasierte Tests an einigen der wichtigsten Flughäfen des Landes ein, um Personen zu untersuchen, die aus Mittelmeerstaaten kommen, die als Länder mit hohem Infektionsrisiko gelten. Negative Ergebnisse sind in Italien allerdings nicht mit einem PCR-Test zu bestätigen. Der italienische Gesundheitsminister, Roberto Speranza, hat angekündigt, Antigen-Tests für die Passagierkontrolle auf allen Flughäfen des Landes nutzen zu wollen, und eine Expertengruppe hat die italienische Regierung aufgefordert, die Schnelltests in Schulen und Universitäten zu verwenden.

Die Kritik von manchen: Um kleine Ausbrüche, wie sie in Italien vorkommen, einzudämmen, sollten die Gesundheitsbehörden Tests verwenden, die sehr genau sind. Denn wird auch nur ein Kranker übersehen, könnte die Gesamtzahl der Fälle steil ansteigen. Andere befürchten, dass nicht genügend Antigen-Tests zur Verfügung stehen.

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Was spricht gegen Sars-CoV-2-Heimtests?

Abgesehen von den Bedenken hinsichtlich der Kosten und der Verfügbarkeit befürchten Forscher, dass Personen, die bei einem rezeptfreien Test positive Ergebnisse erhalten, sich nicht an die Gesundheitsbehörden wenden. Ihre Kontakte würden sich also nicht zurückverfolgen lassen. Ein weiteres Risiko: Menschen könnten das System ausnutzen, indem sie jemand anderen die Probe abgeben lassen. So könnten sie sich eines negativen Ergebnisses sicher sein und eine Quarantäne vermeiden – sind womöglich aber ansteckend.

Eine weitere Sorge ist, dass Menschen durch Tests, die nur eine begrenzte Genauigkeit haben, ein falsches Gefühl der Sicherheit bekommen. »Es besteht die große Gefahr, dass in dem Moment, in dem diese Tests allgemein verfügbar werden, die Menschen sie einfach benutzen und sagen: ›Er ist negativ, also bin ich sicher‹«, sagt Virologin Marion Koopmans.

Selbst wenn die Tests negativ sind, sollten die Menschen weiterhin ihre Hände waschen, Masken tragen und sich nicht in großen Gruppen versammeln, sagt sie und fügt hinzu: »Tests können die grundlegenden Kontrollmaßnahmen nicht ersetzen.«

Anm. d. Red.: Der Artikel ist zunächst auf Englisch erschienen und wurde unter anderem um Details zur Situation in Deutschland erweitert.

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