Aus fünf mach eins

Es ist keine Hexerei: Man poolt die Abstriche mehrerer Testpersonen und analysiert zum Beispiel statt fünf individueller Tests eine Sammelprobe. Fällt der Sammeltest negativ aus, spart man sich den Material- und Zeitaufwand für die Einzeltests. Ist er positiv, führt man zusätzliche Tests mit den zurückbehaltenen Proben durch. Die Sache ist auch nicht neu: PCR-Pool-Testung wurde beispielsweise mit dem Aufkommen von Aids in den 1990er-Jahren als Nachweis für HI- und Hepatitis-Viren im Blutspendewesen eingeführt.

Doch der Teufel steckt im Detail. Wie steht es um die analytische Zuverlässigkeit der Pool-Testungen im Vergleich zur Einzeltestung? Wie verlässlich sind negative Ergebnisse, wenn Proben verdünnt werden? Bei welchen Prävalenzraten lassen sich Gruppentests sinnvoll durchführen? Für welche Settings bietet es sich überhaupt an – für begrenzte Gruppen wie medizinisches Personal oder für ein Massenscreening? Wie verhält sich der organisatorische Mehraufwand zur erzielten Kosten- und Reagenzieneinsparung? Verschiedene Arbeitsgruppen in Deutschland wie international haben sich auf die Suche nach Antworten begeben und haben praktikable Verfahren für Gruppentestungen auf SARS-CoV-2-beschrieben.

FACT: Frankfurt Adjusted COVID-19 Test

Erfahrung mit Massenscreening haben die Blutspendedienste. Ein Pooling-Verfahren für Tests auf SARS-CoV-2 wurde von Mitarbeitern des Blutspendedienstes beim Deutschen Roten Kreuz in Frankfurt/Main um Prof. Dr. Erhard Seifried (Institut für Transfusionsmedizin und Immunhämatologie) und Prof. Dr. Sandra Ciesek (Institut für Medizinische Virologie des Universitätsklinikums der Goethe-Universität) schon Ende März vorgestellt: der Frankfurt Adjusted COVID-19-Test (FACT) [1]. Einzelproben werden dabei auf dem üblichen Weg gewonnen. Jeder Abstrichtupfer wird im Speziallabor in sein Archivröhrchen (als Rückstellmuster) gegeben und anschließend in ein gemeinsames Pool-Gefäß mit etwa fünf Proben. Entscheidend: Die Untersucher konnten nachweisen, dass bei mehrmaligem Auswaschen eines Abstrichstäbchens die Viruskonzentration im Eluat nicht signifikant abnimmt [2]. „Da sich bei dieser Methode das Volumen im Pool-Gefäß nicht vermehrt, wird keine Verdünnung und damit keine Abnahme der Sensitivität beobachtet“, erklärt Prof. Dr. Sandra Ciesek. Ringversuche hätten auf die Gleichwertigkeit von Einzel- und Pool-Testung nach diesem Verfahren hingedeutet, auch bei Proben mit geringer Konzentration an Virusmaterial. Die Nachtestung im Falle eines positiven Pools dauere bei einem vollautomatischen Prozess nur etwa vier Stunden, sagt Prof. Dr. Erhard Seifried [1].

Nicht geeignet ist die Pooling-Methode für die Testung symptomatischer Patienten mit Verdacht auf SARS-CoV-2-Infektion mit einer hohen Wahrscheinlichkeit auf ein positives Testergebnis, stellt Seifried klar. Ihre Domäne sei das Screening systemrelevanter Gruppen wie Mitarbeitern im Gesundheitswesen und der (Alten-)Pflege, bei Polizei, Feuerwehr, sowie von besonders gefährdeten Menschen wie in Pflege- und Altenheimen.

Berlin: Pool-Tests bei Mitarbeitern der Notaufnahmen

An der Charité Berlin wurde schon im April ein Screening-Programm für Mitarbeiter der Zentralen Notaufnahme (ZNA) entwickelt und validiert [3]. „Sie entnehmen auf freiwilliger Basis mindestens wöchentlich selbst einen tiefen Nasen- und Rachenabstrich und erstellen auch den Pool von drei bis fünf Proben selbst“, erläutert Prof. Dr. Martin Möckel, Leiter der Notfall- und Akutmedizin. Bei den „Tupfer-Pools“ werden keine zu lagernden Rückstellmuster gebildet. Positive Pools werden nach einem fixen Protokoll aufgelöst, die betreffenden Personen erneut einzeln getestet. Nur die positiven Tests einzelner Mitarbeitender werden intern und behördlich wie vorgeschrieben gemeldet. Ein Vorteil des Verfahrens ist der geringe Aufwand ohne weiteres Personal und ohne Anlegen von Schutzkleidung. Vermieden würde durch das „Eigen-Pooling“ auch eine eventuelle sekundäre Kontamination der Proben im Labor. Der Ansatz freiwilliger Testung führe zu hoher Akzeptanz und Zufriedenheit des Personals, so Möckel.

Während eines Zeitraums von rund drei Monaten kamen zu rund 600 Pool-Tests (entsprechend 1800 bis 3000 Einzeltests) nur 13 Einzeltests infolge positiver Pools. Eine Mitarbeiterin war letztlich SARS-CoV-2-positiv. Alle Pools bis 14 Tage nach diesem Ereignis blieben negativ, sodass man von keiner weiteren Ansteckung von Mitarbeitenden ausgehen musste.

„Ein freiwilliges Pool-Testen selbst durchgeführter Abstriche auf SARS-CoV-2 stellt in Bereichen mit hohem Risiko wie den Notaufnahmen eine wirksame und kosteneffektive Maßnahme zum Personalschutz und einer unbemerkten Ausbreitung von COVID-19 in medizinischen Teams dar“, schlussfolgert Möckel.

Saarland: Ausreichend sensitiv bis 30 Proben

Auch an der Universität des Saarlandes wurde ein Protokoll entwickelt, Abstriche bei asymptomatischem medizinischem Personal im Pool-Verfahren zu analysieren. Im März 2020 wurden bei 1191 Abstrichen nur 267 PCR-Tests benötigt, um 23 SARS-CoV-2-positive Personen zu identifizieren. „Unser molekularbiologisches Verfahren mittels RT-PCR war so empfindlich, dass wir Proben von bis zu 30 Personen in einem Teströhrchen zusammenführen konnten, um mit einem einzigen Test ein positives Ergebnis zu erhalten, auch wenn nur eine einzelne Probe tatsächlich Viren enthielt“, erklärte Prof. Dr. Sigrun Smola, Direktorin des Instituts für Virologie am Universitätsklinikum des Saarlandes [4]. Das Protokoll der Arbeitsgruppe um Erstautor Stefan Lohse, publiziert in „Lancet Infectious Diseases“, beschreibt Pool-Größen zwischen vier und 30 Proben und Ct-Werte (Cycle Threshold, Schwellenwertzyklus, s. Kasten „Der Ct-Wert“) unter 30, womit Abstriche sicher als positiv eingeordnet werden könnten [5]. Smola räumt ein, dass bei großen Pool-Bildungen grenzwertig positive Einzelproben unentdeckt bleiben könnten. Die Pool-Größe könne aber an verschiedene Infektionsszenarien angepasst werden. Andersherum, bei niedriger zu erwartender Infektionsprävalenz (geringer Vortestwahrscheinlichkeit, s. „Wie Testergebnisse zu interpretieren sind … und warum ein negativer PCR-Test längst keinen Freibrief darstellt“ DAZ 2020, Nr. 21, S. 28) schlagen die Saarländer gar die Bildung von Sub-Pools vor, was die Anzahl der Re-Testungen weiter reduziere.

Einen weiteren „proof of concept“ des Mini-Pooling veröffentlichten Virologen um Prof. Dr. Marcus Panning in Freiburg ebenfalls schon Ende März [6]. Die Autoren verwendeten hier Nukleinsäurepräparationen aus den Abstrichen. Dass die RNA-Eluate beim Pooling-Vorgang 1 : 10 verdünnt wurden, spiegelte sich in einer fast exakt zehnfach höheren unteren Nachweisgrenze wider. Die Autoren sehen indes auch bei Mini-Pools dieser Größe eine ausreichende Empfindlichkeit der PCR-Tests. Bei mild erkrankten oder asymptomatischen Personen sei aber über die Viruslast zu wenig bekannt.

Laborverband beharrt auf Individualtestungen

Das Pooling von SARS-CoV-2-Tests sieht man beim Interessenverband der Akkreditierten Labore in der Medizin (ALM e. V.) grundsätzlich kritisch. Noch am 30. Juni 2020 waren die Kontra-Argumente einer Pressemitteilung, dass in Deutschland die Testkapazität die Anzahl der angeforderten Tests deutlich übersteige, dass sie flächendeckend verfügbar sei, auch in ländlichen Gebieten, und dass sie kontinuierlich ausgeweitet werde. Letzteres ist geschehen, aber nach der Ausweitung der nationalen Teststrategie (etwa mit Pflichttests von Reiserückkehrern) räumt man im September beim ALM ein, „am Limit“ zu sein. Die Testanforderungen überstiegen in vielen Laboren bereits die rationierten Liefermengen an Reagenz- und Verbrauchsmaterialien. Als Ausweg fordert man ein gezielteres Testen [7]. Gegen Pooling-Lösungen argumentiert man wie bisher, ein Kostenvorteil in der medizinischen Routineversorgung sei kaum zu erwarten. Kostensenkungen beim Reagenzverbrauch würden durch die deutlich erhöhten Organisations- und Prozesskosten mehr als verbraucht [8, 9].

Dem widersprechen Mediziner wie Prof. Dr. Sandra Ciesek deutlich: „Den Mehraufwand für Fachpersonal eingerechnet, sparen wir mit der Mini-Pool-Methode an der Uniklinik Frankfurt rund ein Drittel der Laborkosten ein“, sagt die Virologin. Im Falle, dass kaum zusätzliche Laborarbeit nötig ist, wie in der Notaufnahme der Charité praktiziert, liegen die prozentualen Einsparungen weit höher, rechnet ihr Leiter Prof. Dr. Martin Möckel vor. „Das Labor möchte natürlich so viel testen wie es geht, denn damit wird Geld verdient“, meint er.

Weiterhin geht man beim Interessenverband der Akkreditierten Labore in der Medizin von einem „unstrittigen Verlust an diagnostischer Sensitivität einer PCR-Untersuchung beim Poolen“ aus. Das bestätigen die vorliegenden Untersuchungen so pauschal keinesfalls – insbesondere, wenn, wie bei dem Frankfurter FACT-Modell, gar keine Verdünnung stattfindet. „Rein technisch gibt es beim Pooling ausgereifte Lösungen, die in der Lage sind, bei ausreichender Sensitivität den Probendurchsatz gewaltig zu erhöhen“, sagt Prof. Dr. Marcus Panning aus Freiburg. Vor diesem Hintergrund hält der Virologe Einwände wie mögliche Haftungsfragen, Probenverwechslung oder Zeitverlust für fragwürdige Argumente.

Fazit: Pools mit fünf bis zehn Proben als guter Kompromiss

• Durch geeignete Pooling-Verfahren können nicht nur definierte homogene Gruppen wie medizinisches Personal, sondern auch große Kohorten asymptomatischer Menschen getestet werden.
• Dies ermöglicht eine massive Einsparung insbesondere von Testkits, die derzeit vielerorts knapp werden.
• Die publizierten Verfahren unterscheiden sich grundlegend in der Herstellung und Art des Probengemischs und der Zahl der Proben im Pool. Damit sind sie unterschiedlich aufwendig und sensitiv und eignen sich nicht unbedingt außerhalb des geprüften Settings.
• Zumindest bei kleinen Pool-Größen (fünf bis zehn Proben) ist die diagnostische Sensitivität zur Erkennung deutlich positiver Proben (Ct-Werte < 30) nicht reduziert.
• Selbstabstriche mit Bildung von Tupfer-Pools reduzieren im Vergleich zur Pool-Bildung im Labor den organisatorischen und Prozess-Aufwand am meisten, jedoch unter Verzicht auf Rückstellmuster. |