PCR-Test: So funktioniert der Nachweis von Virusinfektionen

Inhaltsverzeichnis

1. Was ist ein PCR-Test?
2. Wie genau ist das Ergebnis eines PCR-Tests?
3. Wie lange dauert die Auswertung?
4. Welche Arten von PCR-Tests gibt es?
5. Wie viel kosten diese Tests?
6. Was ist der Unterschied zu einem Antigen-Schnelltest?
7. Wie lange gilt der Test und wann benötigt man ihn?

Was ist ein PCR-Test?

Was bedeutet PCR eigentlich? Die Buchstaben PCR sind eine Abkürzung für das englische Wort "Polymerase Chain Reaction" (Polymerase-Kettenreaktion). Die Polymerase-Kettenreaktion ist eine Methode, bei der ein kleiner Teil des Erbgutes (DNA (Desoxyribonukleinsäure) bzw. bei manchen Viren RNA) in vitro vervielfältigt wird. Mit diesem Verfahren können beispielsweise Virusinfektionen oder Erbkrankheiten nachgewiesen werden. In der Praxis wird die Methode neben der medizinischen Diagnostik (zum Beispiel für den Nachweis von SARS-CoV-2) häufig in der Laborforschung (Klonieren, Sequenzieren etc.), Gerichtsmedizin, bei Vaterschaftstests oder der Lebensmitteldiagnostik (Qualitätssicherung von Produkten) verwendet.

Prinzip der PCR

Die PCR beruht auf zwei Prinzipien:

1. Vervielfältigung eines bestimmten Teilbereiches der DNA (Amplifikation)*
2. Durch die Amplifikation kann das Erbgut nachgewiesen und identifiziert werden.

* Liegt eine RNA vor, muss die Code-Sequenz der Ribonukleinsäure mittels dem Enzym "Reverse Transkriptase" vor der Amplifikation in eine DNA-Code-Sequenz umgewandelt werden.

Im Fall einer Virusinfektion wird mit dem PCR-Test die Viruslast untersucht, es wird also das Erbgut des Virus vermehrt. Die Vermehrung der DNA-Sequenz erfolgt in mehreren Schritten, sogenannten Zyklen. Dazu werden folgende Komponenten benötigt:

• DNA-Material (von Nasenabstrich, Gurgeltest, etc.)
• Taq-Polymerase: ein spezielles Enzym, das selbst bei hohen Temperaturen über 50° Celsius seine Funktion, die Vervielfachung von DNA, erfüllen kann.
• Primer: DNA-Bruchstücke (kurze Nukleotidketten), die sich am Anfang und am Ende der zu kopierenden Stelle anlagern. So wird eingegrenzt, welcher Teilbereich der DNA untersucht werden soll.
• Nukleotide (DNA-Bausteine)
• ein Thermocycler: ein Laborgerät, das einen zyklischen Temperaturwechsel und damit eine Polymerase-Kettenreaktion selbstständig durchführen kann.

Der Vermehrungsprozess, also ein Zyklus, läuft wie folgt ab:

1. Denaturierung: Durch das Erhitzen (94 - 96 °C) der doppelsträngigen DNA kommt es zur Auflösung der Wasserstoffbrückenbindungen und die DNA wird in Einzelstränge denaturiert bzw. aufgeschmolzen.
2. Annealing: Die DNA wird auf eine niedrigere Temperatur (ca. 55 °C) abgekühlt. Nun können sich die "Primer" an ihre DNA-Zielsequenzen anlagern.
3. Elongation ("polymerization"): bei einer Temperatur von 72 °C verlängert ("elongiert") das Enzym Taq-Polymerase unter Verwendung von Nukleotiden die Primer-Start-Sequenz und bildet so ein neues, verlängertes DNA-Molekül.

In der Regel laufen im Thermocycler mehrere Vermehrungszyklen hintereinander ab. Mit jedem Zyklus entstehen neue DNA-Ketten (daher der Name Polymerase-Kettenreaktion).

Im Anschluss an die Kettenreaktion werden die PCR-Produkte, also die neu entstandenen DNA-Moleküle, untersucht und ausgewertet. Dabei gibt es zwei Arten von Ergebnissen:

• ein qualitatives Ergebnis: Soll beispielsweise eine Virusinfektion nachgewiesen werden, wird nur untersucht, ob ein bestimmter Abschnitt des Erbgutes im Untersuchungsmaterial vorhanden ist ("positives" Ergebnis") oder nicht ("negatives" Ergebnis).
• ein quantitatives Ergebnis:

CT-Wert

Der CT-Wert (cycle-threshold-Wert) gibt die Anzahl der Zyklen an, die das PCR-Verfahren durchlaufen hat, bevor das Virus nachgewiesen wird. Ein niedriger CT-Wert deutet darauf hin, dass die Viruslast in der Probe hoch ist. Ein hoher CT-Wert heißt, dass wenig Virusmaterial gefunden wurde. Ein CT-Wert, der größer als 30 ist, gilt als Richtwert dafür, dass ein Infizierter nicht ansteckend ist. Allerdings ist dieser Wert mit Vorsicht zu genießen:

• Ein hoher Wert kann ein Indikator dafür sein, dass die Infektion abklingt oder gerade erst anfängt. Hat sich eine Person frisch angesteckt, ist die Viruslast zu Beginn noch gering und die Person noch nicht ansteckend. Das kann sich aber innerhalb von einem oder mehreren Tagen ändern.
• Durch unterschiedliche Testsysteme können sich auch die CT-Werte von Labor zu Labor unterscheiden, selbst bei gleicher Viruslast, wie das Robert Koch-Institut (die zentrale Einrichtung der deutschen Bundesregierung im Bereich der biomedizinischen Forschung) mitteilt.
• Zudem können Abstrichmenge und Testart (Rachen-Abstrich, Nasen-Rachen-Abstrich, Gurgeltest) variieren. Der uneinheitliche Testablauf kann daher ebenso zu unterschiedlichen CT-Werten führen.

In Österreich gilt seit dem 1. August 2022 bei einer Infektion mit SARS-CoV-2 keine Quarantäne-Pflicht mehr. Für Infizierte gilt eine zehntägige Verkehrsbeschränkung (Ausgang mit FFP2-Maske, im Freien mit zwei Metern Abstand zu anderen Personen auch ohne Maske). Für die "Freitestung" braucht man einen molekularbiologischen Test (PCR-Test) mit einem CT-Wert von 30 oder höher beziehungsweise einem negativen Testergebnis.