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Diagnosetests für COVID-19: Eine Bewertung aktueller Methoden, Praktiken und Zukunft

COVID-19Diagnosetests für COVID-19: Eine Bewertung aktueller Methoden, Praktiken und Zukunft

Derzeit praktizierte Labortests zur Diagnose von COVID-19, wie sie von den internationalen Expertengremien empfohlen werden, werden überprüft und bewertet.

Der COVID-19 Krankheit, das seinen Ursprung in Wuhan China hat, hat bisher mehr als 208 Länder betroffen. Die wissenschaftliche Gemeinschaft auf der ganzen Welt wurde in den letzten Monaten vor die große Herausforderung gestellt, sich zu entwickeln Diagnosetest für COVID-19 Krankheitserkennung, um Patienten und verdächtige Personen zu screenen, um die Pandemie effektiv zu bewältigen und zu kontrollieren.

Bevor wir die aktuellen Methoden und Praktiken zum Nachweis von COVID-19 bewerten, lassen Sie uns zunächst verstehen, was COVID-19 verursacht und wie man diagnostische Tests entwickelt, um Patienten auf diese Krankheit zu untersuchen. Die COVID-19-Krankheit wird durch eine positiv gestrandete RNA verursacht die zoonotisch sind, was bedeutet, dass sie Artengrenzen vom Tier zum Menschen überwinden und beim Menschen Krankheiten verursachen können, die von einer Erkältung bis hin zu schwereren Krankheiten wie MERS und SARS reichen. Das Virus, das COVID-19 verursacht, wurde nun vom International Committee of Taxonomy of Viruses (ICTV) als SARS-CoV-2 bezeichnet, da es dem Virus, das den SARS-Ausbruch (SARS-CoVs) verursacht hat, sehr ähnlich ist. Der diagnostische Test für die COVID-19-Krankheit kann auf verschiedene Weise entwickelt werden.

Die beliebteste und derzeit weltweit angewandte Methode ist die Entwicklung eines diagnostischen Tests, der das SARS-CoV-2-Virus selbst nachweisen kann. Dies Test basiert auf dem Nachweis des viralen Genoms in der Patientenprobe mittels RT-real time PCR (Reverse Transkriptase-real time Polymerase Chain Reaction). Dies beinhaltet die Umwandlung von viraler RNA in DNA unter Verwendung eines Enzyms namens Reverse Transkriptase und die anschließende Amplifikation der DNA unter Verwendung eines spezifischen Satzes von Primern und einer Fluoreszenzsonde, die an eine bestimmte Region der viralen DNA binden, unter Verwendung einer Taq-Polymerase und des Nachweises des Fluoreszenzsignals. Diese Tests werden als NAATs (Nucleic Acid Amplification Tests) bezeichnet. Diese Technik kann sehr nützlich für den sehr frühen Nachweis des Vorhandenseins von Nukleinsäure in einer Patientenprobe sein, selbst bei asymptomatischen Patienten, die keine COVID-19-Krankheitssymptome zeigen (insbesondere in der Inkubationszeit von 14-28 Tagen) und im späteren Verlauf auch wenn die Krankheit ausgewachsen ist.

Verschiedene Unternehmen auf der ganzen Welt haben in den letzten Monaten in einem Wettlauf gegen die Zeit daran gearbeitet, einen NAAT-basierten Diagnosetest zum Nachweis von SARS-CoV-2 basierend auf den Richtlinien des CDC (Centre for Disease Control), Atlanta, USA und der WHO zu entwickeln ( 1, 2). Die Gesundheitsbehörden weltweit haben diese Tests für den Notfalleinsatz zum Nachweis von SARS-CoV-2 genehmigt. Die bisher anvisierten viralen Gene umfassen die N-, E-, S- und RdRP-Gene zusammen mit geeigneten positiven und negativen Kontrollen. Die für einen solchen Test zu entnehmenden Patientenproben stammen aus den oberen Atemwegen (nasopharyngealer und oropharyngealer Abstrich) und/oder den unteren Atemwegen (Sputum und/oder endotracheales Aspirat oder bronchoalveoläre Lavage). Es ist jedoch auch möglich, Viren in anderen Proben, einschließlich Stuhl und Blut, nachzuweisen. Die Proben müssen unter Einhaltung aller erforderlichen Vorsichtsmaßnahmen und unter Einhaltung der Biosicherheitspraktiken (gemäß den Richtlinien der WHO[1]) von Patienten, die die Verdachtsfalldefinition für COVID-19 erfüllen, schnell und in geeigneter Weise entnommen, konserviert und verpackt werden gut, wenn es zum Diagnosezentrum transportiert und dann verarbeitet werden muss (Extraktion der RNA in einem Biosicherheitsschrank in einer BSL-2 oder einer gleichwertigen Einrichtung), um die Probenintegrität zu gewährleisten. All dies muss vorrangig erfolgen, um ein besseres klinisches Management und eine bessere Ausbruchskontrolle zu ermöglichen.

Die Nachweiszeit für verschiedene verfügbare NAAT-basierte Tests, die von großen Diagnoseunternehmen auf der ganzen Welt entwickelt wurden, variiert zwischen 45 Minuten und 3.5 Stunden. An diesen Tests werden verschiedene Verbesserungen vorgenommen, um sie in Point-of-Care-Tests umzuwandeln und die gewünschten Ergebnisse in möglichst kurzer Zeit zu erzielen, ohne die Genauigkeit der Ergebnisse zu beeinträchtigen, um die Anzahl der Tests, die an einem Tag durchgeführt werden können, zu erhöhen.

Andere diagnostische Testmöglichkeiten sind schnelle diagnostische Tests (RDTs) die entweder virale Antigene/Proteine ​​nachweisen, die auf der Oberfläche der SARS-CoV-2-Viruspartikel exprimiert werden, während sie sich in Wirtszellen replizieren und als Reaktion auf eine Infektion Krankheiten oder Wirtsantikörper verursachen; Dieser Test weist das Vorhandensein von Antikörpern im Blut von Personen nach, von denen angenommen wird, dass sie mit COVID-19 infiziert sind (3).

Die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der RDT zum Nachweis viraler Antigene hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich der Zeit ab Krankheitsbeginn, der Viruskonzentration in der Probe, der Qualität und Verarbeitung der Probe und der Formulierung der in den Testkits enthaltenen Reagenzien. Aufgrund dieser Variablen kann die Sensitivität dieser Tests zwischen 34 % und 80 % variieren. Ein wesentlicher Nachteil dieser Option besteht darin, dass sich das Virus in seinem replikativen und infektiösen Stadium befinden muss, um die viralen Proteine ​​zu erkennen.

In ähnlicher Weise basieren Tests zum Nachweis von Wirtsantikörpern auf der Stärke der Antikörperantwort, die von Faktoren wie Alter, Ernährungszustand, Schwere der Erkrankung und bestimmten Medikamenten oder Infektionen, die das Immunsystem unterdrücken, abhängt. Ein wesentlicher Nachteil dieser Option ist, dass nach der Infektion mit dem SARS-CoV-2-Virus über Tage bis Wochen Antikörper gebildet werden und man mit der Durchführung des Tests so lange warten muss. Dies bedeutet, dass eine Diagnose einer COVID-19-Infektion basierend auf der Antikörperantwort des Wirts oft erst in der Erholungsphase möglich ist, wenn viele der Möglichkeiten für eine klinische Intervention oder Prävention der Krankheitsübertragung bereits verstrichen sind.

Derzeit sind die oben genannten RDTs aufgrund fehlender Daten nur im Forschungssetting und nicht für die klinische Diagnostik zugelassen (3, 4). Da immer mehr epidemiologische Daten für COVID-19 verfügbar werden, werden mehr RDTs als Point-of-Care-Tests in einer klinischen Umgebung entwickelt und zugelassen, da sie Ergebnisse in 10-30 Minuten liefern können, im Gegensatz zu NAAT-basierten Tests, die durchschnittlich dauern einige Stunden, um die Krankheit zu erkennen.

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References:
1. WHO, 2020. Strategieempfehlungen für Labortests für COVID-19. Vorläufige Anleitung. 21. März 2020. Online verfügbar unter https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/331509/WHO-COVID-19-lab_testing-2020.1-eng.pdf Zugriff am 09. April 2020
2. CDC 2020. Informationen für Laboratorien. Interim Guidance for Laboratories Online verfügbar unter https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-nCoV/lab/index.html Zugriff am 09. April 2020.
3. WHO, 2020. Hinweise zum Einsatz von Point-of-Care-Tests. Wissenschaftlicher Brief. 08. April 2020. Online verfügbar unter https://www.who.int/news-room/commentaries/detail/advice-on-the-use-of-point-of-care-immunodiagnostic-tests-for-covid-19 Zugriff am 09. April 2020.
4. ECDC, 2020. Ein Überblick über die Schnelltestsituation für die COVID-19-Diagnose in der EU/im EWR. 01. April 2020. Europäisches Zentrum für Krankheitsprävention und -kontrolle. Online erhältlich unter https://www.ecdc.europa.eu/en/publications-data/overview-rapid-test-situation-covid-19-diagnosis-eueea Zugriff am 09. April 2020

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Rajeev Soni
Rajeev Sonihttps://www.RajeevSoni.org/
Dr. Rajeev Soni (ORCID ID: 0000-0001-7126-5864) hat einen Ph.D. in Biotechnologie von der University of Cambridge, UK, und verfügt über 25 Jahre Erfahrung in der weltweiten Arbeit in verschiedenen Instituten und multinationalen Unternehmen wie The Scripps Research Institute, Novartis, Novozymes, Ranbaxy, Biocon, Biomerieux und als leitender Forscher im US Naval Research Lab in der Wirkstoffforschung, Molekulardiagnostik, Proteinexpression, biologischen Herstellung und Geschäftsentwicklung.

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