Corona-Tests: Wie funktionieren sie?

Wie funktioniert ein Corona-Antigen-Test?

Antigen-Tests sind die schnellste und einfachste Möglichkeit, eine Corona-Infektion nachzuweisen. Es ist kein Labor nötig, nur ein Test-Kit. Davon gibt es enorm viele Varianten, für medizinische Fachkräfte, aber auch Laien. Seriöse Tests tragen einen Aufdruck zur Sonderzulassung des Bundesinstituts für Arzneimittel und Medizinprodukte und/oder eine vierstellige CE-Kennnummer. Die Europäische Kommission führt eine Liste der in der EU aktuell verfügbaren und validierten Tests.

Bis Februar 2023 wurden in Testzentren oder Apotheken Antigen-Tests angewendet, für die es geschultes Personal braucht. Aktuell können bei Verdacht auf eine Corona-Infektion noch medizinische Fachkräfte in Praxen oder Kliniken Antigen-Tests einsetzen, manche Apotheken bieten kostenpflichtige Antigen-Tests an. Ebenso gibt es immer noch Test-Kits für zu Hause. Diese Selbsttests kann jeder durchführen.

Mit einem Antigen-Test wird eine typische Eiweißstruktur, das sogenannte Nucleocapsid, des Coronavirus SARS-CoV-2 nachgewiesen. Sind ausreichend Viren in der Probe enthalten, reagieren die Strukturen, auch Antigene genannt, sichtbar mit dem Teststreifen – und der Test ist positiv. In diesem Fall gilt es, sich auszukurieren.

Chemische Funktionsweise im Detail

Die Probe wird in ein kleines Gefäß mit Flüssigkeit gebracht. So lösen sich etwaige Viren von dem Probenstäbchen. Von der Pufferlösung genannten Flüssigkeit werden dann einige Tropfen auf den Teststreifen gegeben, der in einer kleinen Plastikkassette steckt. Der Teststreifen sieht aus wie Papier, besteht jedoch in der Regel unter anderem aus Zellulosenitrat. 

Auf dem Streifen befinden sich lose Antikörper. Das sind winzige Proteine, die in unserer Krankheitsabwehr eine Rolle spielen: Im Körper markieren sie zum Beispiel Viren oder Bakterien, damit andere Zellen des Immunsystems diese leichter finden und bekämpfen können. Ein Antikörper hat zwei Bindungsstellen, die immer nur an einen ganz bestimmten Abschnitt eines Antigen (Epitop) binden können. Die Antikörper auf dem Teststreifen sind spezialisiert auf Antigene des SARS-CoV-2-Virus. 

Wandert die Probenflüssigkeit den Streifen entlang, zieht sie die losen Antikörper mit. Flüssigkeit, etwaige Antigene aus der Probe und Antikörper kommen mit zwei Linien in Kontakt, die mit Buchstaben markiert sind:

• C steht für Control, also Kontrolle. Auf dem Teststreifen sind auf einer Linie auf Höhe der C-Markierung weitere Antikörper fixiert. Diese binden spezifisch an die losen Antikörper in der Flüssigkeit: Kommt nun ein loser Antikörper vorbei, dockt er an dem befestigten Antikörper an. Die losen Antikörper sind außerdem jeweils mit einem farbigen Element markiert. Bleiben sie bei der C-Linie haften, sammelt sich dort also Farbe an: Ein Strich erscheint und zeigt, dass der Test korrekt abgelaufen ist.
• T steht für Test. Auf dem Teststreifen sind bei der T-Markierung ebenfalls Antikörper fixiert, die spezifisch an das Virus-Antigen binden. Damit hier also farbig markierte, lose Antikörper andocken können, braucht es SARS-CoV-2-Antigene sozusagen als „Kleber“: Nur wenn sich SARS-CoV-2-Antigene in der Probe befinden, binden diese erst an die losen Antikörper – und die losen Antikörper dann an die fixierten. Erscheint ein Strich, ist der Test positiv. Erscheint kein Strich, sind keine oder nicht genügend Virus-Antigene in der Probe enthalten. Dann können die losen Antikörper nicht an die fixierten Antikörper binden.

Vorteile und Nachteile von Antigen-Tests

Der Vorteil eines Antigen-Tests ist, dass er schnell und ohne großen Aufwand ein Ergebnis liefert. Es kann je nach Hersteller nach 10 bis 30 Minuten abgelesen werden. Es ist wichtig, auf die korrekte Zeit laut Herstellerangaben zu achten, da sonst das Ergebnis nicht aussagekräftig ist. Am besten erkennt man mit einem Antigen-Test eine Infektion, wenn Menschen bereits Symptome aufweisen. Dann ist er relativ zuverlässig. Ohne Symptome ist sie relativ niedrig und kann falsche Ergebnisse liefern. Der Test kann also negativ ausfallen, obwohl die Testperson bereits krank ist. Daher ist ein Antigen-Test weniger aussagekräftig als beispielsweise ein PCR-Test.

Werden die Tests nicht korrekt angewendet, kann sich auch das auf das Ergebnis auswirken. Essen und trinken vor oder nach der Probenahme kann das Testergebnis beeinflussen, gleiches gilt bei Anwendung von abschwellenden Nasensprays. Ebenso eine Lagerung des Testkits bei zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen.

Wie funktioniert ein Corona-PCR-Test?

Ein PCR-Test weist nicht wie der Antigen-Test ein bestimmtes Eiweiß des Coronavirus nach, sondern dessen Erbsubstanz. Außerdem gibt der PCR-Test einen Hinweis auf die Viruslast, also wie stark sich SARS-CoV-2 bereits im Körper vermehrt hat. 

In der Regel entscheidet eine Ärztin oder ein Arzt, ob ein PCR-Test durchgeführt wird. Das kann beispielsweise bei Risikopatientinnen und -patienten sinnvoll sein. Je früher eine Corona-Infektion bei ihnen erkannt wird, desto schneller können sie passend behandelt werden, etwa mit antiviralen Medikamenten.

Die Probe kommt zur Auswertung in ein spezialisiertes Labor. Dort wird zunächst über molekularbiologische Verfahren ein typischer Abschnitt der Erbsubstanz stark vervielfältigt – sofern er in der Probe vorhanden ist. Diesen Vorgang nennt man Polymerase Chain Reaction (Polymerase-Kettenreaktion), kurz PCR. Er läuft in mehreren Zyklen ab. Dazu wird ein Fluoreszenzfarbstoff gegeben. Er bindet an den typischen Abschnitt viraler Erbsubstanz. Je mehr sich davon in der Probe befindet, desto stärker fluoresziert er. So werden Corona-Viren in der Probe sicht- und messbar gemacht.

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Vorteile und Nachteile von PCR-Tests

Ein PCR-Test weist schon geringe Mengen von SARS-CoV-2 nach und gilt daher als sehr genau und zuverlässig. Es kann aber sein, dass der Test positiv ist, die Person auch eine Corona-Infektion hat, aber nicht mehr ansteckend ist. Das ist beispielsweise der Fall, wenn im Rachen noch Virenteile sitzen, die sich gar nicht mehr vermehren können. Außerdem dauert die Laboranalyse einige Stunden und damit deutlich länger als die Auswertung bei Antigen-Tests. Bis die Patientin oder der Patient das Ergebnis erhält, vergehen ein bis zwei Tage.

Das sagt der ct-Wert aus

Die Labore geben bei einem positiven PCR-Testergebnis in der Regel zusätzlich einen ct-Wert an. Die Abkürzung steht für Cycle Threshold (wörtlich übersetzt: Zyklen-Grenzwert). Der Wert sagt aus, wie häufig die etwaige virale Erbsubstanz in der Probe vervielfältigt werden musste, um ein positives Signal zu erhalten. Je mehr Vervielfältigungszyklen nötig sind, um das Virus nachzuweisen, desto weniger Virus-Material war in der ursprünglichen Probe vorhanden. Das lässt aber keine direkten Rückschlüsse auf die Viruslast, also die genaue Anzahl von Viruspartikeln im Abstrich, zu. Denn auch die Qualität des Abstrichs, Lagerung und Transport können die Virusmenge in der Probe beeinflussen.

Unterschied zwischen Spezifität und Sensitivität

Kein Test ist perfekt und liefert zu 100 Prozent korrekte Ergebnisse. Sensitivität und Spezifität geben Auskunft darüber, wie aussagekräftig ein Test ist:

Die Sensitivität sagt aus, wie viele tatsächlich Erkrankte auch ein positives Ergebnis erhalten. Ein Test mit einer Sensitivität von 97 Prozent erkennt 97 von 100 Infizierten. Drei Personen erhalten ein negatives Ergebnis, obwohl sie eigentlich erkrankt sind. Dann nennt sich das Ergebnis falsch-negativ.

Die Spezifität sagt aus, wie viele der Gesunden ein negatives Ergebnis erhalten. Bei einer Spezifität von 90 Prozent bekommen 90 von 100 gesunden getesteten Personen ein negatives Ergebnis – zehn allerdings ein positives, obwohl sie gar nicht infiziert sind. Diese Ergebnisse werden als falsch-positiv bezeichnet.

Wie funktioniert ein Antikörper-Test?

Neben Antigen- und PCR-Tests gibt es Antikörper-Tests. Diese weisen nicht Teile des Virus nach, sondern Antikörper, die das Immunsystem als Reaktion auf eine Corona-Infektion gebildet hat. Der Test eignet sich also weniger, um eine akute Infektion zu belegen. Er zeigt vielmehr, ob eine Person eine SARS-CoV-2-Infektion durchgemacht hat.

Dazu wird der Person Blut abgenommen und in ein spezialisiertes Labor geschickt. Dort wird dann das Blutserum oder das Blutplasma auf eine Testplatte mit typischen Corona-Oberflächenproteinen (Antigene) gegeben. Befinden sich Antikörper gegen SARS-CoV-2 in der Blutprobe, binden sie an die Antigene. Über einen Farbstoff können die Antikörper dann sichtbar gemacht werden.

Wie lange nach einer Corona-Infektion Antikörper im Blut zirkulieren, ist von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Bei einigen Personen sind nach rund drei Monaten noch welche zu finden, bei anderen sogar noch nach sechs Monaten.

Was macht einen guten Abstrich aus?

Für jede Art von Corona-Test braucht es zunächst eine Probe, die untersucht werden kann. Diese wird für Antigen- und PCR-Tests mit einem speziellen Probenstäbchen von der Testperson genommen. Das Robert Koch-Institut empfiehlt einen Abstrich aus dem Rachen oder kombiniert aus Rachen und Nase. Hat die Person verschleimten Husten, lässt sich auch von dem Auswurf eine Probe nehmen. Bei den Selbsttest ist zu beachten, dass die Probe so genommen wird, wie es in den Herstellerangaben steht. Es gilt: Je mehr Abstriche von unterschiedlichen Stellen für den Test genommen werden, desto wahrscheinlicher ist es, Virenbestandteile zu finden. 

Viele Antigen-Tests empfehlen in ihrer Anleitung einen Abstrich aus dem vorderen Teil der Nase. In diesem Fall sollte die Testperson vor der Probennahme schnäuzen, damit etwaige Viren in den vorderen Teil der Nase gelangen. Ähnliches gilt für einen Abstrich im Mund: Die Person sollte sich vorab mit geschlossenem Mund räuspern, um Sekret aus dem Rachen in den Mund zu befördern.