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  • Häufig gestellte Fragen zu SARS-CoV-2 und der COVID-19-Diagnostik

Nachfolgend finden Sie die Antworten zu häufig gestellten Fragen zu SARS-CoV-2 und den Tests von EUROIMMUN für die Diagnostik von COVID-19.


SARS-CoV-2

Was sind Coronaviren?

Coronaviren bilden eine große Virusfamilie, deren Vertreter sowohl Menschen als auch Tiere, beispielsweise Vögel und Säugetiere, infizieren können. Eine Infektion mit Coronaviren kann zu einfachen Erkältungskrankheiten, aber auch zu schweren, mitunter tödlichen Erkrankungen führen. Die beiden hochpathogenen Viren SARS-CoV und MERS-CoV verursachen beim Menschen ein schweres respiratorisches Syndrom. Ansteckungen mit den anderen vier humanpathogenen Coronaviren (HCoV-NL63, HCoV-229E, HCoV-OC43 und HKU1) führen oftmals nur zu leichten Infekten der oberen Atemwege. Bei Säuglingen, Kleinkindern und älteren Personen kann es jedoch auch zu schweren Infektionsverläufe kommen.

Wie wird SARS-CoV-2 übertragen?

SARS-CoV-2 wird hauptsächlich durch Tröpfcheninfektion beim Husten oder Niesen und bei engem Kontakt mit infizierten Patienten übertragen. Gesundheitspersonal und Familienangehörige gehören zu den Hochrisikopopulationen.

Was sind die Symptome von COVID-19?

Die Symptome einer SARS-CoV-2-Infektion sind Fieber, Husten, Atembeschwerden und Erschöpfung. Die meisten Patienten leiden unter einer leichten fieberhaften Erkrankung mit unregelmäßigen Lungeninfiltraten, ein Teil der Patienten, vor allem alte und chronisch kranke Menschen, entwickelt ein schweres akutes Atemnotsyndrom (Acute Respiratory Distress Syndrome, ARDS) mit tödlichem Ausgang. Der derzeitig geschätzte Anteil der Todesfälle liegt bei etwa 3 Prozent. Die Erkrankung, die durch SARS-CoV-2 hervorgerufen wird, wurde im Februar 2020 von der WHO „COVID-19“ (Coronavirus 2019) genannt.

Wie wird eine Person auf COVID-19 getestet?

Labortests für die Diagnostik einer SARS-CoV-2-Infektion umfassen zum einen die Polymerasekettenreaktion (PCR) aus Abstrichen der oberen und unteren Atemwege (bronchoalveoläre Lavage, Trachealsekret, Sputum, Nasopharyngealsekret, Oropharyngealsekret usw.) zum direkten Nachweis des Virus. Sie dient der ersten labordiagnostischen Untersuchung von Patienten mit Verdacht auf eine SARS-CoV-2-Infektion. Zusätzlich gibt es serologische Tests für den Nachweis von Antikörpern gegen SARS-CoV-2 im Blut. Der Antikörpernachweis stellt eine ideale Ergänzung zum Erregerdirektnachweis dar. Er unterstützt die Diagnose einer SARS-CoV-2-Infektion und dient der Bestätigung der PCR-Ergebnisse. Darüber hinaus ist die Bestimmung von Antikörpern bei der Abklärung von SARS-CoV-2-Verdachtsfällen ohne Symptomatik oder mit negativem Direktnachweis von Bedeutung. Neben dem Einsatz in der Diagnostik können die serologischen Tests zur Erhebung epidemiologischer Daten und zur Ausbruchskontrolle verwendet werden.

Wo gibt es weitere Informationen über SARS-CoV-2 bzw. COVID-19?

Robert-Koch-Institut (RKI) https://www.rki.de


EUROIMMUN-Tests für die COVID-19-Diagnostik

Sind die SARS-CoV-2-Tests von EUROIMMUN zugelassen?

Alle SARS-CoV-2-Tests von EUROIMMUN sind CE-gekennzeichnet und können für die Diagnostik von COVID-19 eingesetzt werden. Der  Anti-SARS-CoV-2-ELISA (IgG) und auch der  EURORealTime SARS-CoV-2 wurden außerdem von der US-amerikanischen Lebensmittelüberwachungs- und Arzneimittelbehörde FDA im Rahmen einer Emergency Use Authorization (EUA) für die Verwendung durch autorisierte Laboratorien sowie von der brasilianischen Behörde für Gesundheitsüberwachung ANVISA zugelassen.

Wo können Sie sich testen lassen?

Unsere Tests werden ausschließlich in Laboratorien durchgeführt. Die benötigten Proben (Blut, Abstrich etc.) werden von einem Arzt, z. B. Ihrem Hausarzt, entnommen und dann in entsprechende Laboratorien geschickt.

Gerne können Sie sich mit Ihrer Anfrage an das Klinisch-immunologische Labor Prof. Dr. med. Winfried Stöcker (Seekamp 31, D-23560 Lübeck) wenden.

Wo können Sie unsere Tests für die COVID-19-Diagnostik beziehen?

EUROIMMUN ist eine der ersten Firmen, die mit den Anti-SARS-CoV-2-ELISA (IgA und IgG) bereits im März 2020 CE-gekennzeichnete Testsysteme zum Nachweis von Antikörpern gegen SARS-CoV-2 anbieten konnte. Unser Angebot an Antikörpertests für die COVID-19-Diagnostik wurde inzwischen um die CE-gekennzeichneten Anti-SARS-CoV-2-NCP-ELISA (IgG, IgM), den Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA (IgG), den EUROLINE Anti-SARS-CoV-2 Profil (IgG) sowie den Surrogat-Virusneutralisationtest SARS-CoV-2-NeutraLISA erweitert. Für die Akutdiagnostik bieten wir neben dem EURORealTime SARS-CoV-2 für den direkten Virusnachweis mittels Reverse-Transkriptase-Real-Time-PCR (RT-PCR) auch den Kombinationstest EURORealTime SARS-CoV-2/Influenza A/B zur Differenzialdiagnostik von COVID-19 und Grippe sowie den SARS-CoV-2-Antigen-ELISA zum Nachweis des viralen Nukleokapsidproteins an. Sowohl die ELISA, der Immunblot als auch die EURORealTime-Tests sind für Labore konzipiert und werden nur an diese vertrieben. Es handelt sich nicht um Schnelltests für eine Anwendung durch Privatpersonen.

Sollten Sie ein Angebot für unsere Tests wünschen, wenden Sie sich bitte an order-delete-@euroimmun.de.

Können auch Privatpersonen diese Tests durchführen?

Bitte beachten Sie, dass es sich bei unseren selbstentwickelten Produkten nicht um Schnelltests handelt und diese nicht zur Eigenanwendung bestimmt sind. Unsere Testsysteme sind für die Untersuchung großer Probenmengen ausgelegt und ihre Anwendung setzt eine gewisse Laborausstattung voraus.

Sollten Sie den Verdacht haben, sich mit SARS-CoV-2 infiziert zu haben, kontaktieren Sie Ihren Hausarzt.

Was sind die Anwendungsgebiete der Testsysteme für den Erregerdirektnachweis (Reverse-Transkriptase-Real-Time-PCR, Antigen-ELISA) und den Antikörpernachweis (ELISA, Immunblot) in der COVID-19-Diagnostik?

Der Nachweis von viraler RNA über  RT-PCR oder von Virusproteinen in Probenmaterialien der oberen Atemwege sind geeignete Verfahren zur Feststellung einer akuten Infektion. RT-PCR-Tests ermöglichen selbst bei subklinischen oder asymptomatischen Verläufen einen Erregernachweis wenige Tage nach dem Viruskontakt. Das Virus kann bis zu 14 Tage nach dem Einsetzen der Symptome detektiert werden. Sogenannte multiparametrische RT-PCR-Tests erlauben darüber hinaus, in einem Ansatz sowohl SARS-CoV-2 als auch andere respiratorische Erreger, wie Influenzaviren, in einem Ansatz nachzuweisen und zwischen ihnen zu differenzieren. Sobald jedoch eine Immunreaktion einsetzt, verringert sich die Viruslast und die Sensitivität dieser Testmethode sinkt. Das Virus kann dann nicht länger in allen Infizierten nachgewiesen werden.

Die Serologie, d. h. die Antikörperbestimmung, erweitert das Zeitfenster der Diagnose über die ersten ein bis zwei Wochen hinaus. Mit ihrer Hilfe können bestehende, aber nicht mehr akute sowie abgelaufene SARS-CoV-2-Infektionen erkannt werden.

Zudem enthält die im Anti-SARS-CoV-2-ELISA, Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA, EUROLINE Anti-SARS-CoV-2 Profil und im Surrogat-Virusneutralisationstest SARS-CoV-2 NeutraLISA verwendete S1-Domäne des Spike-Proteins die Rezeptorbindungsstelle (RBD) von SARS-CoV-2, mit der das Virus an menschliche Zellen bindet. Insbesondere IgG-Antikörper gegen die S1-Domäne/RBD könnten daher eine virusneutralisierende und damit schützende Funktion erfüllen. Die Testsysteme eignen sich somit auch zur Überprüfung der Immunreaktion nach Infektion oder auch Impfung mit einem S1-basierten Impfstoff (weitere Informationen dazu hier).

 

Was sind die Anwendungsgebiete des SARS-CoV-2 Interferon-gamma Release Assay Quan-T-Cell?

Der Assay eignet sich für den Nachweis eines zurückliegenden Erregerkontakts. Er ermöglicht die Feststellung einer Immunreaktion insbesondere im Fall eines unklaren Antikörperstatus oder einer fehlenden Antikörperreaktion. Es wird derzeit angenommen, dass bei bis zu 10 % der symptomatischen und bei 40 % der asymptomatischen COVID-19-Patienten spezifische IgG-Antikörper im Laufe der Zeit verschwinden und eine vergangene Infektion nur noch über die T-Zell-Aktivität nachgewiesen werden kann.

Eine T-Zell-Antwort wird nach aktuellem Kenntnisstand auch mit einem hohen Immunschutz in Verbindung gebracht, auch bei Abwesenheit spezifischer Antikörper.

Darüber hinaus kann mithilfe des Quan-T-Cell die Immunreaktion nach einer COVID-19-Impfung überprüft werden. Dies kann vor allem für besondere Risikogruppen relevant sein, bei denen eine verminderte Antikörperreaktion zu erwarten ist, beispielsweise bei immunsupprimierten Patienten.

Zu welchem Zeitpunkt der Infektion können die Reverse-Transkriptase-Real-Time-PCR-Tests bzw. Antigentests und die Testsysteme zur Antikörperbestimmung eingesetzt werden?

Die WHO vermutet für SARS-CoV-2 eine Inkubationszeit von 1 bis 14 Tagen, in den meisten Fällen beträgt sie ca. 5 Tage. Dies ist die Zeitspanne, die zwischen dem Kontakt mit dem Virus und dem Einsetzen der ersten Symptome liegt.

Man geht  davon aus, dass sich das Virus direkt nach Symptombeginn in Abstrichen der oberen Atemwege mittels RT-PCR oder Antigentest nachweisen lässt.

Antikörper werden grundsätzlich bei Viruserkrankungen erst nach frühestens einer Woche, oft sogar erst nach zwei Wochen nach Einsetzen der Symptome gebildet und sind auch erst dann nachweisbar. Spezifische IgG-Antikörper lassen sich mit hoher Sensitivität mit dem Anti-SARS-CoV-2-ELISA (IgG) bzw. dem Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA (IgG) oder. dem Anti-SARS-CoV-2-NCP-ELISA (IgG) ab ca. 10 Tage nach Symptombeginn nachweisen, wobei IgG-Antikörper gegen das Nukleokaspidprotein (NCP) häufig wenige Tage vor Anti-S1-IgG-Antikörpern auftreten. Ein positives Testergebnis bestätigt einen vermuteten Viruskontakt. Der Anti-SARS-CoV-2-ELISA (IgA) und auch der Anti-SARS-CoV-2-NCP-ELISA (IgM) eignen sich zur frühzeitigen Überwachung der Entwicklung einer Immunantwort nach positivem Direktnachweis, wenn noch keine spezifischen IgG-Antikörper gebildet wurden. Weder die IgA- noch die IgM-Bestimmung eignet sich jedoch zur Feststellung einer akuten SARS-CoV-2-Infektion. Der Surrogat-Virusneutralisationstest SARS-CoV-2 NeutraLISA dient der Bestimmung neutralisierender Antikörper in Proben die ab ca. 15 Tagen nach Symptombeginn entnommen wurden.

Deutlich früher als die Antikörperreaktion setzt die T-Zell-Antwort auf SARS-CoV-2 ein. Die Aktivität spezifischer T-Zellen lässt sich bereits kurz nach Symptombeginn über die Freisetzung des Signalmoleküls Interferon-gamma (IFN-γ) bestimmen.

Erlauben die Testergebnisse Rückschlüsse auf die Infektiosität oder Immunität einer infizierten Person?

Solange Viren in den Sekreten der Atemwege mittels Reverse-Transkriptase-Real-Time-PCR-Test nachweisbar sind, ist auch von einer Infektiosität des Patienten auszugehen.

Mit der klassischen ELISA-Technik kann nicht unterschieden werden, ob die nachgewiesenen Antikörper eine neutralisierende Wirkung auf den Erreger zeigen oder nicht.  Inwiefern also die mit einem ELISA gemessene IgG-Antikörperkonzentration Rückschlüsse auf die Immunität eines Patienten zulässt, ist derzeit noch Gegenstand der wissenschaftlichen Forschung. Allerdings kann die Auswahl eines geeigneten Antigens, das die Bildung neutralisierender Antikörper induziert, Rückschlüsse auf die entsprechende Funktionalität der Antikörper ermöglichen. Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass für die Immunität vor allem Antikörper der Klasse IgG eine Rolle spielen, wie sie mit unserem Anti-SARS-CoV-2-ELISA (IgG) und dem Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA (IgG) bestimmt werden. Diese basieren auf der S1-Domäne des Spike-Proteins, inklusive der immunologisch relevanten Rezeptorbindungsdomäne (RBD), als Antigen, weitere Informationen dazu hier. Darauf weisen auch viele publizierte Ergebnisse beispielsweise aus der sog. „Heinsberg-Studie“ der Universität Bonn hin, in der die hohe Qualität des EUROIMMUN-Anti-SARS-CoV-2-ELISA (IgG) deutlich wird und die zeigt, dass der ELISA sehr gut mit Neutralisationstests korreliert.

Zusätzlich hat EUROIMMUN einen Surrogat-Virusneutralisationstest entwickelt, mit dem neutralisierende Antikörper, die die Bindung von SARS-CoV-2-S1/-RBD an den ACE2-Rezeptoren der humanen Wirtszellen inhibieren, semiquantitativ bestimmt werden können. Die mit dem NeutraLISA erzielten Ergebnisse zeigen eine sehr hohe Übereinstimmung beim Vergleich mit den Ergebnissen eines Plaque-Reduktions-Neutralisationstests (PRNT50).

 

Können mit den Tests von EUROIMMUN SARS-CoV-2-Infektionen von Infektionen mit anderen Coronaviren unterschieden werden?

EURORealTime SARS-CoV-2 und EURORealTime SARS-CoV-2/Influenza A/B: Dank des Nachweises zweier spezifischer Gensequenzen des Virus können SARS-CoV-2-Infektionen verlässlich identifiziert und von anderen Coronavirus- oder anderen respiratorischen Infektionen abgegrenzt werden.

Antigen-ELISA: Bei der Validierung des SARS-CoV-2-Antigen-ELISA konnten keine Kreuzreaktionen mit Antigenen anderer weltweit auftretender Coronaviren beobachtet werden. Lediglich Kreuzreaktionen mit SARS-CoV(-1)-Antigen sind aufgrund der engen Verwandtschaft zu SARS-CoV-2 nicht ausgeschlossen.

Anti-SARS-CoV-2-ELISA/Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA/Anti-SARS-CoV-2-NCP-ELISA: Bei der Validierung der ELISA konnten keine Kreuzreaktionen mit Antikörpern gegen andere weltweit auftretende Coronaviren beobachtet werden. Lediglich Kreuzreaktionen mit Antikörpern gegen SARS-CoV(-1) sind aufgrund der engen Verwandtschaft mit SARS-CoV-2 nicht ausgeschlossen.

SARS-CoV-2-NeutraLISA: Bei der Validierung des NeutraLISA konnten keine Kreuzreaktionen mit Antikörpern gegen andere weltweit auftretende Coronaviren beobachtet werden. Lediglich Kreuzreaktionen mit Antikörpern gegen SARS-CoV(-1) sind aufgrund der engen Verwandtschaft mit SARS-CoV-2 nicht ausgeschlossen.

Interferon-gamma Release Assay Quan-T-Cell: Bei der Validierung des Quan-T-Cell-ELISA in Kombination mit dem Quan-T-Cell SARS-CoV-2 konnten keine Kreuzreaktionen mit anderen weltweit auftretenden Coronaviren beobachtet werden. Lediglich Kreuzreaktionen mit SARS-CoV(-1) sind aufgrund der engen Verwandtschaft mit SARS-CoV-2 nicht ausgeschlossen.

Welche spezielle Laborausstattung wird für die Durchführung der ELISA und der EURORealTime-Tests benötigt?

EURORealTime SARS-CoV-2 und EURORealTime SARS-CoV-2/Influenza A/B: Die Tests sind mit Standard-Equipment (Real-Time-PCR-Thermocycler) kompatibel, wie es in den meisten molekulardiagnostischen Laboren vorhanden ist. Der EURORealTime SARS-CoV-2 wurde auf folgenden Real-Time-PCR-Cyclern validiert: 7500 Fast Real-Time PCR Instrument (Applied Biosystems), LightCycler® 480 II (Roche), CFX 96 Touch (Bio-Rad), RotorGene Q (Qiagen), qTower3 (Analytik Jena). Andere Real-Time-PCR-Cycler sind selbstständig zu validieren. Der EURORealTime SARS-CoV-2/Influenza A/B wurde auf folgenden Real-Time-PCR-Cyclern validiert: 7500 Fast Real-Time PCR Instrument (Applied Biosystems), CFX 96 Touch (Bio-Rad), qTower3 (Analytik Jena). Andere Real-Time-PCR-Cycler sind selbstständig zu validieren.

Antigen-ELISA: Fotometer, Inkubator oder Wasserbad für 37°C; Ein Testsatz enthält jeweils eine 96-Well-ELISA-Mikrotiterplatte (vereinzelbare Riegel ermöglichen eine Anpassung an die tatsächlich zu untersuchende Probenanzahl) und alle für die Durchführung benötigten Reagenzien und Kontrollmaterialien. Mit einer Verpackungseinheit können 93 Patientenproben analysiert werden. Der Test ist analog zu anderen ELISA manuell durchführbar. Selbstverständlich kann der ELISA aber auch vollautomatisiert mit unseren EUROIMMUN Analyzer I und I-2P abgearbeitet werden.

Anti-SARS-CoV-2-ELISA/Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA/Anti-SARS-CoV-2-NCP-ELISA/SARS-CoV-2-NeutraLISA: Fotometer, Inkubator für 37°C; Die Testsätze enthalten jeweils eine 96-Well-ELISA-Mikrotiterplatte (vereinzelbare  Riegel ermöglichen eine Anpassung an die tatsächlich zu untersuchende Probenanzahl) und alle für die Durchführung benötigten Reagenzien und Kontrollmaterialien. Je nach Anzahl der Kalibratoren können mit einer Verpackungseinheit bis zu 93 Patientenproben analysiert werden. Die Tests sind analog zu anderen ELISA manuell durchführbar. Selbstverständlich können die ELISA auch vollautomatisiert mit unseren EUROIMMUN Analyzer I und I-2P (Analyzer I: bis zu 180 Proben pro Testlauf) sowie der EUROLabWorkstation ELISA (bis zu 748 Proben pro Testlauf) abgearbeitet werden.

Quan-T-Cell-ELISA in Kombination mit Quan-T-Cell SARS-CoV-2: Für eine Bestimmung der SARS-CoV-2-spezifischen T-Zell-Aktivität werden sowohl das Stimulationsröhrchen-Set Quan-T-Cell SARS-CoV-2, bestehend aus 30 x 3 Tubes (CoV-2 IGRA STIM, CoV-2 IGRA  BLANK and CoV-2 IGRA TUBE), als auch der Quan-T-Cell-ELISA(96-Well-ELISA-Mikrotiterplatte) zur Quantifizierung des freigesetzten IFN-γ benötigt. Da pro Patientenprobe drei Ansätze erforderlich sind und der quantitative ELISA 6 Kalibratoren und 2 Kontrollen vorsieht, können pro Verpackungseinheit 29 Bestimmungen durchgeführt werden. Selbstverständlich kann der ELISA auch vollautomatisiert mit unseren EUROIMMUN Analyzer I und I-2P in Kombination mit der Auswertesoftware EUROLab Quan-T-Cell sowie der EUROLabWorkstation ELISA abgearbeitet werden.

Welches Probenmaterial kann für den SARS-CoV-2 Interferon-gamma Release Assay Quan-T-Cell eingesetzt werden?

Die Validierung des SARS-CoV-2 Interferon-gamma Release Assay Quan-T-Cell erfolgte mit heparinisierten Vollblutproben. Die Proben müssen innerhalb von 16 Stunden nach Entnahme stimuliert werden. Nach der Stimulation und der Gewinnung des Plasmas kann dieses unmittelbar für die Analyse eingesetzt oder gekühlt (langfristig bei -20 °C oder kurzfristig bei 2 – 8 °C) gelagert werden.

Welches Probenmaterial kann für die EURORealTime-Tests eingesetzt werden?

Die Validierung des EURORealTime SARS-CoV-2 und EURORealTime SARS-CoV-2 Influenza A/B erfolgte mit RNA-Präparationen aus Rachenabstrichen. Für den EURORealTime SARS-CoV-2 ist auch Speichel als Probenmaterial validiert. Andere Probenmaterialien als Quelle für die RNA können ebenfalls verwendet werden, müssen aber vom Anwender selbst validiert werden.

Welche RNA-Extraktionsmethoden können für die EURORealTime-Tests verwendet werden?

Die RNA-Extraktion kann mit jeder Methode (automatisiert oder manuell) durchgeführt werden, die für die verwendeten Probenmaterialien geeignet und validiert ist. Der EURORealTime SARS-CoV-2-Test ist mit dem QIAamp Viral RNA Mini Kit (Qiagen), dem NucleoMag® VET Kit (Macherey-Nagel), dem CMG-2015 Prepito Viral DNA/RNA200 Kit (Chemagen) sowie dem CMG-1033 chemagic Viral DNA/RNA 300 Kit H96 (Chemagen)  validiert worden. Der EURORealTime SARS-CoV-2 Influenza A/B ist mit dem QIAamp Viral RNA Mini Kit (Qiagen) und dem CMG-2017 Prepito Viral DNA/RNA300 Kit (Chemagen) validiert worden.

Wie lange dauert es, bis ein Testergebnis vorliegt?

Hier sind insbesondere die Zeiten zu berücksichtigen, die der Versand einer Probe an ein Labor in Anspruch nimmt. Ebenso spielen die Laborkapazitäten eine Rolle.  Die reine Testdurchführung dauert bei den Antikörper-ELISA ca. 2 Stunden, beim Antigen-ELISA ca. 4 Stunden und bei den EURORealTime-Tests ca. 1,5 Stunden. Die Stimulation der T-Zellen im Rahmen der Durchführung des SARS-CoV-2 Interferon-gamma Release Assay Quan-T-Cell dauert 20 bis 24 Stunden, die anschließende Quantifizierung des freigesetzten IFN-γ mittels ELISA ca. 4 Stunden.

Welche Proteine werden für die Stimulation der T-Zellen im SARS-CoV-2 Interferon-gamma Release Assay eingesetzt?

Die Stimulation basiert auf dem SARS-CoV-2-Spike-Protein (s. auch Antigenbeschreibung der Antikörper-ELISA ). Sowohl CD8+- als auch CD4+-T-Zellen werden hierdurch aktiviert.

Welches Antigen wird in den Anti-SARS-CoV-2-ELISA (IgA und IgG) bzw. dem Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA (IgG) und dem Anti-SARS-CoV-2-NCP-ELISA (IgM und IgG) eingesetzt?

Die Anti-SARS-CoV-2-ELISA (IgA und IgG) und der Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA (IgG) basieren auf der S1-Domäne des Spike Proteins (S), das in einem aufwendigen Verfahren mit einer humanen Zelllinie hergestellt wird. Durch dieses Verfahren wird die Darstellung komplexer dreidimensionaler Strukturen sowie posttranslationaler Glykosylierungen gewährleistet, weshalb auch Antikörper detektiert werden können, die ausschließlich mit authentischen Epitopen von SARS-CoV-2 reagieren. Durch die Verwendung dieses Antigens können mit den Anti-SARS-CoV-2-ELISA (IgA und IgG) und dem Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA (IgG) Antikörper mit hoher Spezifität und Sensitivität nachgewiesen werden. Zusätzlich enthält die S1-Domäne die Rezeptorbindungsstelle (RBD) von SARS-CoV-2, mit der das Virus an menschliche Zellen bindet. Insbesondere IgG-Antikörper gegen die RBD/S1-Domäne könnten eine virusneutralisierende und damit schützende Funktion erfüllen:  Es konnte gezeigt werden, dass Antikörper gegen S1/RBD eine Anheftung des Virus an humane Zellen effektiv verhindern. Die Frage der Immunität ist weiterhin Gegenstand intensiver Forschung.

Entsprechend basieren die derzeit erfolgversprechendsten Impfstoffe, für die bereits Vorabergebnisse veröffentlicht wurden, auf dem SARS-CoV-2-spezifischen Spike Protein in unterschiedlichen Darstellungen. Somit kommt dem S1-Antigen eine besondere Bedeutung beim Nachweis von durch Impfung induzierten Antikörpern zu (weitere Informationen dazu hier).

Die Anti-SARS-CoV-2-NCP-ELISA (IgG bzw. IgM) basieren auf einer modifizierten Variante des besonders immunogenen viralen Nukleokapsidproteins (NCP). Antikörper gegen das Nukleokapsidprotein sind typische Marker für Infektionen mit SARS-CoV-2. Das Nukleokapsidprotein in voller Länge weist jedoch viele Homologien innerhalb der Coronavirus-Familie auf, weswegen das Auftreten unspezifischer (falsch positiver) Reaktionen mit Antikörpern gegen andere weltweit zirkulierende humanpathogene Coronaviren nicht ausgeschlossen werden kann. Aus diesem Grund verwendet EUROIMMUN in seinen Anti-SARS-CoV-2-NCP-ELISA (IgG bzw. IgM) anstelle des gesamten Proteins ein Designer-Antigen, bei dem unspezifische konservierte Regionen eliminiert wurden.

Wie ist die Kinetik der verschiedenen Antikörper gegen SARS-CoV-2?

Antikörper entwickeln sich ab ca. 1 – 2 Wochen nach Einsetzen der Symptome. Der Verlauf der Immunantwort kann dabei von Patient zu Patient stark variieren. In der Regel werden Antikörper gegen das virale Nukleokapsid-Protein (NCP) früher gebildet (ca. 7 Tage nach Symptombeginn) als Antikörper gegen das Spike-Protein (S/S1-Domäne; ca. 10 Tage nach Symptombeginn). Antikörper der Immunglobulinklasse A (IgA) und M (IgM) treten im zeitlichen Verlauf häufig vor denen der Klasse G (IgG) auf. IgA und IgM zeigen das Einsetzen der Immunantwort an, während IgG-Antikörper sehr wahrscheinlich für die Ausbildung der Immunität eine Rolle spielen. Insbesondere IgG-Antikörper gegen die S1-Domäne des Spike-Proteins könnten eine virusneutralisierende und damit schützende Funktion haben (die Frage der Immunität ist weiterhin Gegenstand intensiver Forschung).

Darüber hinaus gibt es in der Literatur immer wieder Berichte über einzelne Patienten, bei denen die Antikörpersekretion erst verspätet nach mehreren Wochen einsetzt oder gar gänzlich ausbleibt. Diese Patienten sind negativ für Anti-SARS-CoV-2-IgG und reduzieren die klinische Sensitivität eines serologischen Tests.

Auf welchem Prinzip beruht der SARS-CoV-2-NeutraLISA?

Der NeutraLISA nimmt sich die Natur zum Vorbild: Neutralisierende Antikörper in der Patientenprobe konkurrieren im selben Inkubationsschritt (keine Präadsorption erforderlich!) mit dem rekombinant hergestellten und biotinylierten Wirtszellrezeptor (ACE2) um die Bindung an die ebenfalls rekombinant hergestellte SARS-CoV-2-S1-Domäne/RBD, die für die Beschichtung der ELISA-Platte verwendet wird. Gebundenes ACE2-Rezeptorprotein wird durch eine Inkubation mit Peroxidase-markiertem Streptavidin und eine anschließende Farbreaktion nachgewiesen. Das bedeutet, je mehr neutralisierende Antikörper in der Probe vorhanden sind und die Bindung des biotinylierten ACE2 inhibieren, desto schwächer ist die Farbreaktion. Im Gegensatz zum klassischen ELISA-Format werden beim NeutraLISA auf diese Weise nur solche Antikörper nachgewiesen, die eine virusneutralisierende Wirkung haben.

Auf welchem Prinzip beruht der SARS-CoV-2 Interferon-gamma Release Assay Quan-T-Cell?

Das Testprinzip beruht auf der immunologischen Testmethode des Interferon-gamma Release Assay (IGRA), bei dem nach einer erregerspezifischen Stimulation der Immunzellen das freigesetzte IFN-γ quantifiziert wird. Die Quan-T-Cell-SARS-CoV-2-Packung enthält 30 Stimulationsröhrchen-Sets bestehend aus jeweils drei Stimulationsröhrchen je Vollblutprobe: (1) CoV-2 IGRA BLANK: Keine T-Zell-Stimulation, zur Bestimmung des individuellen IFN-γ-Hintergrunds; (2) CoV-2 IGRA TUBE: Spezifische T-Zell-Stimulation durch Antigene auf Basis des SARS-CoV-2-Spike-Proteins; (3) CoV-2 IGRA STIM: Unspezifische T-Zell-Stimulation durch ein Mitogen, zur Kontrolle der Stimulationsfähigkeit. Frisches humanes Vollblut aus einem Heparin-Blutentnahmeröhrchen wird in diese drei Stimulationsröhrchen pipettiert und inkubiert. Sind stimulierbare Immunzellen vorhanden, werden diese während der Inkubation zur IFN-γ-Sekretion aktiviert. Nach der Inkubation erfolgt eine Zentrifugation zur Gewinnung von stimuliertem Heparin-Plasma, welches unmittelbar zur Bestimmung der IFN-γ-Konzentration im Quan-T-Cell-ELISA eingesetzt oder für spätere Analysen gelagert werden kann.

Welchen Vorteil bietet der Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA (IgG)?

Mit dem Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA (IgG) ist eine Quantifizierung der Anti-S1-IgG-Antikörperkonzentration möglich. Eine hervorragende Korrelation des Testsystems zum kürzlich freigegebenen Referenzmaterial der WHO „First WHO International Standard Anti-SARS-CoV-2 Immunoglobulin“  ist bereits gezeigt worden, weshalb ab sofort eine Angabe der Ergebnisse in standardisierten Einheiten möglich ist. Aufgrund der ausgezeichneten Linearität  des Testsystems gilt über den gesamten breiten Messbereich der gleiche Umrechnungsfaktor.  Die Quantifizierung der Anti-S1-Antikörperkonzentration spielt eine wichtige Rolle im Rahmen der Entwicklung S1-basierter Impfstoffe.

Welchen Vorteil bietet der SARS-CoV-2-NeutraLISA?

Der SARS-CoV-2-NeutraLISA nimmt die Natur zum Vorbild und ahmt die natürlichen Prozesse der Virusneutralisation nach. Denn das Testsystem erfasst ausschließlich solche Antikörper gegen SARS-CoV-2, die die Bindung zwischen der viralen S1-Domäne/RBD mit dem humanen ACE2-Rezeptor tatsächlich inhibieren und damit zur Virusneutralisation beitragen. Die Ergebnisse des Tests zeigen eine sehr hohe Übereinstimmung mit denen eines Plaque-Reduktions-Neutralisationstest (PRNT50). Anders als der klassische Virusneutralisationstest, erfordert dieser ELISA-basierte Test jedoch kein BSL-3-Labor, ist einfach in die Laborroutine zu integrieren und kann bis zum Hochdurchsatz automatisiert werden. Somit kann auch der SARS-CoV-2-NeutraLISA einen wichtigen Beitrag zu Beurteilung der Immunreaktion nach einer Infektion oder Impfung mit einem S1-basierten Impfstoff leisten.

Weitere Informationen dazu finden Sie hier.

Welche Rolle spielt der Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA (IgG) im Rahmen der Impfstoffentwicklung und der weltweiten Impfinitiativen?

Durch die Verwendung der S1-Untereinheit des Spike-Proteins im Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA IgG können Antikörper, die durch die jüngst auf den Markt gebrachten Spike-Protein-basierten Impfstoffe induziert werden, nachgewiesen und quantifiziert werden, was hilfreich bei der Beurteilung eines mit der Impfung erreichten Immunschutzes sein kann.

Um eine Neutralisation des Virus zu erreichen, muss eine ausreichende Menge neutralisierender Antikörper gegen S1/RBD gebildet worden sein. In einer Vergleichsstudie konnte eine hervorragende Korrelation des Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA mit einem Neutralisationsantikörpertest (GenScript cPass) erzielt werden, sodass davon ausgegangen werden kann, dass der EUROIMMUN-ELISA auch neutralisierende Antikörper erfasst. Zusätzlich bieten wir mit dem SARS-CoV-2-NeutraLISA ebenfalls ein System an, mit dem ausschließlich neutralisierende Antikörper nachgewiesen werden können. Auch die Ergebnisse des NeutraLISA zeigen eine sehr hohe Übereinstimmung mit den Ergebnissen eines Plaque-Reduktions-Neutralisationstest (PRNT50).

Bisher bekannte, gut charakterisierte Immunisierungen gegen andere Infektionserreger zeigen, dass eine Protektion nur bei Erreichen eines bestimmten Schwellenwerts gegeben ist. Dieser Schwellenwert muss unabhängig vom verwendeten Impfstoff (ein ähnliches Antigen vorausgesetzt) und Testsystem verlässlich und vergleichbar angewendet werden können. Die Definition eines solchen Werts basiert auf Ergebnissen großangelegter Studien oder langer Beobachtungen und wird in der Regel evidenzbasiert ermittelt. Er muss demnach von unabhängigen Institutionen oder den Herstellern der Vakzine auf Basis von Studienergebnissen definiert werden.

Da sich die klinischen Studien zur Bewertung des Impferfolgs derzeit noch in der Auswertung befinden, sind noch keine Schwellenwerte zur Bewertung der Antikörperaktivitäten nach Vakzinierung festgelegt worden. Es ist aber davon auszugehen, dass die Bestimmung der Antikörperspiegel eines der wichtigsten Mittel zur Beurteilung  des Impferfolgs sein wird, weshalb die Festlegung eines oder mehrerer Schwellenwerte sehr wahrscheinlich ist. Da alle derzeit erfolgversprechenden Impfstoffe auf dem Spike-Protein basieren, werden diese Werte wahrscheinlich auf der IgG-Antwort gegen das Spike-Protein fußen. Durch die überaus genaue Quantifizierung der Antikörperkonzentrationen im Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA auf Basis einer 6-Punkt-Kalibration ist dieser mit jedem möglichen, in Zukunft zur Messung eines Impferfolgs anzusetzenden Schwellenwert anwendbar.

Die genaue Definition eines solchen Schwellenwerts setzt die Verfügbarkeit einer Standardisierung serologischer Methoden voraus. Die Notwendigkeit eines serologischen Standards für die Bestimmung von SARS-CoV-2-spezifischen Antikörpern wurde von der WHO schon früh erkannt, weshalb mit der Entwicklung von Referenzmaterialien bereits vor einiger Zeit begonnen wurde. EUROIMMUN hatte die Gelegenheit, bei der Charakterisierung dieser Referenzmaterialien mitzuwirken. Ende Dezember 2020 wurde nun das internationale Standardserum, das „First WHO International Standard Anti-SARS-CoV-2 Immunoglobulin“,  offiziell freigegeben. Eine hervorragende Korrelation des Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA (IgG) mit diesem Referenzmaterial ist bereits gezeigt worden, wodurch die Angabe der Ergebnisse des Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA (IgG) ab sofort in standardisierten Einheiten (BAU/ml, numerisch identisch mit IE/ml)  möglich ist.

Werden auch die neuen SARS-CoV-2-Varianten von den EUROIMMUN-Testsystemen erfasst?

Seit Ende des Jahres 2020 sind unterschiedliche SARS-CoV-2-Varianten, Alpha (Klade B.1.1.7), Beta (Klade B.1.351), Gamma (Klade P.1), Delta (Klade B1.617.2), Lambda (Klade C.37), My (Klade B.1.621) und Omikron (Klade B.1.1.529) aufgetreten, die als besonders ansteckend gelten oder unter Beobachtung stehen. Alle Varianten sind hauptsächlich durch verschiedene Mutationen im S-Gen, welches für das Spike-Protein kodiert, gekennzeichnet.

EURORealTime-Testsysteme:

Da die EURORealTime-SARS-CoV-2 und EURORealTime-SARS-CoV-2/Influenza-A/B-Testsysteme auf dem ORF1ab- und N-Gen des SARS-CoV-2-Genoms basieren, sind sie nicht von den Mutationen im S-Gen betroffen. Für die oben genannten Varianten wurden jedoch weitere Mutationen in anderen Genen des SARS-CoV-2-Genoms beschrieben, die die Bindung von Primern und Sonden beeinflussen könnten. Basierend auf Vergleichen der Primer- und Sonden-Sequenzen mit den publizierten Sequenzen der Varianten Alpha (Klade B.1.1.7), Beta (Klade B.1.351), Gamma (Klade P.1) und Delta (Klade B1.617.2), Lambda (Klade C.37), Mu (Klade B.1.621) und Omikron (Klade B.1.1.529) ist zu erwarten, dass alle genannten Varianten zuverlässig mit den Tests EURORealTime SARS-CoV-2 und EURORealTime SARS-CoV-2/Influenza A/B nachgewiesen werden können.

ELISA, NeutraLISA, Immunblot und Quan-T-Cell (IGRA):

Obwohl die Varianten Alpha (Klade B.1.1.7), Beta (Klade B.1.351), Gamma (Klade P.1) und Delta (Klade B1.617.2) Mutationen in der Rezeptor-Bindungsdomäne (RBD) aufweisen, die einen wichtigen Bestandteil der in den Anti-SARS-CoV-2-ELISA (IgA, IgG), Anti-SARS-CoV-2-QuantiVac-ELISA (IgG), SARS-CoV-2-NeutraLISA , dem EUROLINE Anti-SARS-CoV-2-Profil  und dem Quan-T-Cell SARS-CoV-2 als Antigen verwendeten S1-Domäne des Spike-Proteins darstellt, ist nicht von Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit dieser Testsysteme auszugehen. Erste interne Studien mit Proben von Patienten, die nachweislich mit der Alpha-, Beta- oder Gamma-Variante infiziert waren, bestätigen diese Annahme für die Antikörpertestsysteme. Über mögliche Auswirkungen der Variante Omikron lassen sich zum diesem frühen Zeitpunkt noch keine Aussagen machen.

In der Regel beeinflussen einzelne Aminosäureaustausche eines Antigens die Bindungseigenschaften von Antikörpern bzw. T-Zellen gegen das Gesamtprotein nicht, weil nur ein einzelnes Epitop betroffen ist. Da Proteine eine Vielzahl von Epitopen aufweisen, kann selbst der Ausfall einer einzelnen Bindestelle kompensiert werden. Außerdem führt ein einzelner Aminosäureaustausch nicht in jedem Fall dazu, dass Antikörper bzw. T-Zellen gegen diese Variante nicht mehr an das betreffende Epitop in der ursprünglichen Variante binden können. In vielen Fällen ist sogar mit keinerlei Verschlechterung des Bindeverhaltens zu rechnen, unter anderem da nicht jede Stelle innerhalb eines Epitops ein Ziel von Antikörpern bzw. T-Zellen darstellt.

Im Falle des SARS-CoV-2-Antigen-ELISA und der Anti-SARS-CoV-2-NCP-ELISA (IgG, IgM) ist ebenfalls von keinerlei Auswirkungen der neuen Varianten auf die Leistungsfähigkeit der Testsysteme auszugehen. Sie dienen dem Nachweis des viralen Nukleokapsidproteins bzw. humaner Antikörper (IgG, IgM) gegen dieses und werden daher von den Mutationen im S-Gen nicht beeinflusst.

EUROIMMUN verfolgt sorgfältig Berichte über neue SARS-CoV-2-Varianten von Institutionen wie ECDC, WHO oder FDA. Die Möglichkeit von Auswirkungen neuer Varianten auf unsere Testsysteme wird umgehend überprüft. Auf Grundlage dieser und weiterer Analysen von u. a. aktueller Literatur, Berichten von Gesundheitsbehörden und Rückmeldungen aus Laboren erfolgt im Rahmen des Risikomanagements regelmäßig  eine Neubewertung der Gegebenheiten, um kurzfristig in der Lage zu sein, vorbeugende oder korrigierende Maßnahmen zu ergreifen.