PCR-Test: Ablauf, Anwendung und Sicherheit des Testverfahrens

Was ist ein PCR-Test?

Der PCR-Test ist ein molekulares Diagnoseverfahren, das kleinste Mengen genetischen Materials nachweisen kann. PCR steht für "Polymerase Chain Reaction" (Polymerase-Kettenreaktion), eine Methode, die erstmals in den 1980er Jahren entwickelt wurde. 

Mithilfe der PCR-Technologie kann das Erbmaterial von Viren, Bakterien und anderen Krankheitserregern vervielfältigt und genau untersucht werden. Das Verfahren kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn spezifische Krankheitserreger eindeutig identifiziert werden sollen. So kann eine gezielte Behandlung eingeleitet werden. Zudem lässt sich die Ausbreitung ansteckender Erkrankungen verhindern. 

Hohe Zuverlässigkeit

Die PCR-Methode ist ein bewährtes Verfahren in der Molekulardiagnostik und gilt aufgrund ihrer geringen Fehleranfälligkeit als "Goldstandard". Das Verfahren zeichnet sich insbesondere aus durch:

• eine hohe Sensitivität (die Genauigkeit, mit der der Test das gesuchte genetische Material erkennt) 
• eine hohe Spezifität (gibt an, wie sicher der Test ein negatives Ergebnis korrekt erkennt)

Welche Krankheiten lassen sich mit einem PCR-Test erkennen?

PCR-Tests sind nicht nur auf Covid-19 beschränkt. Das Verfahren wird schon lange erfolgreich zur Diagnostik verschiedener Infektionen eingesetzt und hilft, diese frühzeitig und gezielt zu behandeln. Zu den häufig nachgewiesenen Krankheiten zählen:

• Atemwegserkrankungen wie eine Grippe (Influenza) oder Infektionen mit SARS-CoV-2 oder RSV
• Geschlechtskrankheiten wie Chlamydien, Tripper (Gonorrhoe), HPV
• Magen-Darm-Infektionen, etwa mit Noroviren, Rotaviren, Salmonellen
• blutübertragene Erkrankungen, zum Beispiel Hepatitis B und C, HIV
• Erkrankungen des zentralen Nervensystems, beispielsweise Meningitis (Hirnhautentzündung)

Wie funktioniert ein PCR-Test?

Jeder Erreger hat ein einzigartiges genetisches Profil, sodass die PCR-Technologie gezielt auf bestimmte Erregertypen, zum Beispiel Influenzaviren, HIV oder Salmonellen, ausgerichtet ist. Ein allgemeiner PCR-Test, der alle Erreger erkennen kann, existiert also nicht. Stattdessen müssen spezifische Primer (kurze DNA-Abschnitte) für jeden Verdachtsfall verwendet werden, um nur die DNA oder RNA des gesuchten Erregers zu vervielfältigen. 

Ein PCR-Test läuft in mehreren Schritten ab:

Probenentnahme

Zunächst wird dem*der Patient*in in einer Teststelle oder einer ärztlichen Praxis eine Probe entnommen, in der das Erbgut des gesuchten Erregers enthalten sein könnte. Je nach vermuteter Infektion kann diese Probe aus verschiedenen Körperbereichen stammen:

• Rachen- oder Nasenabstrich (vor allem bei Atemwegserkrankungen)
• Blutprobe (insbesondere für blutübertragene Infektionen wie Hepatitis)

Die Probe wird dann sicher verpackt und ins Labor transportiert, um eine mögliche Verunreinigung zu verhindern.

Extraktion des Erbguts

Im Labor wird die Probe zunächst bearbeitet, um das Erbgut (DNA oder RNA) des potenziellen Erregers herauszulösen. Dieser Schritt ist entscheidend, da nur eine gereinigte Erbgutprobe für die spätere Vervielfältigung geeignet ist. Hierfür werden chemische Stoffe verwendet, die die Zellen aufbrechen und das Erbgut isolieren.

Vervielfältigung des Erbguts (PCR)

Nun wird das Erbgut des Erregers durch die eigentliche Polymerase-Kettenreaktion (PCR) vervielfältigt. Hierzu wird die Probe in ein Gerät, das sogenannte Thermocycler, gegeben. Dieses Gerät erhitzt und kühlt die Probe in kurzen Abständen. Dieser Kopiervorgang verläuft in mehreren – sich wiederholenden – Zyklen:

• Erhitzung: Durch Erwärmen trennen sich die beiden Stränge der DNA.

• Abkühlung und Primer-Bindung: Beim Abkühlen binden spezielle Primer – kurze DNA-Stücke, die gezielt an spezifische Stellen der Erreger-DNA andocken – an die offenen Stränge.

• erneute Erwärmung und DNA-Verlängerung: Die Polymerase (ein Enzym) bindet an die Primer und fügt passende Nukleotide hinzu, wodurch der DNA-Abschnitt kopiert wird.

Mit jedem Zyklus wird die Anzahl der DNA-Stränge verdoppelt. 

Was bedeutet der Ct-Wert?

"Ct" steht für "Cycle Threshold" und liefert Hinweise auf die Menge des vorhandenen Erbmaterials. Das heißt konkret: Der Ct-Wert gibt an, wie viele Zyklen notwendig waren, bis das gesuchte Genmaterial nachweisbar wurde. 

Ein niedriger Ct-Wert, beispielsweise 20, zeigt, dass eine große Menge Genmaterial in der Probe vorhanden ist. Ein hoher Ct-Wert, etwa bei 30 Zyklen, deutet hingegen auf eine geringere Menge hin, da mehr Zyklen nötig sind, um das Material nachzuweisen.

Auswertung der vervielfältigten DNA

Zum Schluss wird die vervielfältigte DNA analysiert. Lässt sich die spezifische Sequenz des gesuchten Erregers nachweisen, wird der Test als positiv gewertet.

Durchführung eines PCR-Tests

Der Test kann nach Terminvereinbarung in Testzentren, ärztlichen Praxen oder speziellen Laboren durchgeführt werden. Die Probenentnahme erfolgt schnell und in der Regel schmerzfrei, meist durch einen Rachen- oder Nasenabstrich. Einige Menschen empfinden den Abstrich jedoch als unangenehm. 

Im Labor wird die Probe bearbeitet, und das Ergebnis liegt in der Regel nach 24 bis 48 Stunden vor. In dringenden Fällen ist ein Express-PCR-Test mit einem Ergebnis innerhalb weniger Stunden möglich.

Testergebnis positiv: Was jetzt?

Ein positives PCR-Testergebnis bedeutet, dass das gesuchte Erbmaterial des Erregers in der Probe nachgewiesen wurde. Abhängig vom Erreger gibt es dann verschiedene Handlungsempfehlungen:

• Isolierung und Schutz anderer Personen: Viele Infektionskrankheiten erfordern eine gewisse Isolation, um die Ansteckungsgefahr zu verringern. Dies ist oft auch im Rahmen des Infektionsschutzgesetzes geregelt.

• ärztliche Rücksprache: Eine gezielte Beratung und möglicherweise eine spezielle Therapie sind nun wichtig. Bei Patient*innen, die Symptome haben, lässt sich so der Verlauf der Erkrankung positiv beeinflussen.

• Kontaktpersonen informieren: Bei ansteckenden Erkrankungen sind womöglich auch Personen aus dem engeren Umfeld infiziert. Daher ist es ratsam, Kontaktpersonen zu informieren, damit auch sie sich gegebenenfalls testen lassen können.