Zu Antikörpertests und ihrem Beitrag im Kampf gegen die Pandemie

SARS-CoV-2 und COVID-19: Die Krise meistern dank Transparenz durch saubere Daten.

Diese Krise zeigt: Wir brauchen Daten, um Herausforderungen im Gesundheitswesen zu überwinden. Saubere klinische Daten in einheitlichen Formaten und mit essenziellen Zusatzinformationen bilden die Voraussetzung für notwendige Verbesserungen in Klinik und Versorgungssteuerung sowie für Erfolge in der Forschung. Im Kontext der Pandemie zählen Labortests zu den Quellen für solche Daten.

Seit Januar gibt es solche Labortests zu COVID-19, die durch das Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) verursache Lungenerkrankung. SARS steht für Severe Acute Respiratory Syndrome. Inzwischen sind auch Antikörpertests zur Diagnostik für die Erkennung des Coronavirus verfügbar. Was hat es mit dem Nachweis von Antikörpern auf sich?

Der Test, der zeigen soll, ob eine Person an COVID-19 erkrankt ist, erkennt genetisches Material des Virus. Er weist also nach, ob das Virus selbst im Körper vorhanden ist. Durchgeführt wird er in Form eines Abstrichs oder mithilfe von Lungenflüssigkeit. Der „serologisch“ genannte Antikörpertest hingegen beruht auf einer Blutprobe und belegt, ob das Immunsystem der getesteten Person durch Bildung von Antikörpern auf das Virus reagiert hat.

Was sind Antikörper?

Antikörper – das sind Proteine, die von B-Zellen (B-Lymphozyten) im Immunsystem produziert werden. Ihre Herstellung durch unseren Körper wird als Reaktion auf das Vorhandensein von Antigenen, also körperfremden Substanzen, ausgelöst. In unserem Zusammenhang handelt es sich hierbei um das SARS-CoV-2-Virus.

Antikörper, auch Immunoglobuline genannt, sind Proteinmoleküle in der Form eines Y. Das Ende jedes Armes dieses Y bildet eine Region („Fab“), die an einen spezifischen Bereich eines Antikörpers bindet und wie bei einem Puzzle genau an diesen Bereich passt. Das SARS-CoV-2-Virus kann Dutzende, ja sogar Hunderte solcher Regionen tragen, von denen jede von einem anderen Antikörpermodul als Bindungsstelle erkannt wird.

Bei einer Antikörper-Reaktion produziert das Immunsystem eine Familie von Antikörpern, die verschiedene spezifische Regionen auf dem Virus erkennen. Diese Reaktion nennt man polyklonal, da jedes Mitglied der Antikörperfamilie von einem anderen Klon von B-Zellen produziert wird. Jeder Mensch bildet dabei, basierend auf seinen eigenen Genen, andere Familien von Antikörpern als andere Menschen.

Trifft das Immunsystems erstmals auf einen Infektionserreger – ob Virus oder Bakterium –, so produziert es anfangs Immunoglobulin M (IgM). Dieses IgM ist einige Tage nach Ausbruch der Infektion nachzuweisen. Einige weitere Tage später tritt ein zweiter Typ von Antikörpern, Immunoglobulin G (IgG), in Erscheinung. IgM und auch IgG sind Familien von Antikörpern gegen das SARS-CoV-2-Virus. Das produzierte IgM beginnt üblicherweise nach einigen Wochen zu verschwinden. Die IgG-Antikörper im Blut nehmen mehrere Wochen hindurch von der Zahl her zu und können monatelang vorhanden sein, bis sie ebenfalls verschwinden.

Test ist nicht gleich Test

Sind alle SARS-CoV-2-Antikörpertests gleich? Nein. Anfang Mai gab es deutlich über 100 verschiedene Tests, die unabhängig voneinander entwickelt worden waren. Einige von ihnen identifizierten IgM, andere IgG, und wieder andere beide.

Alle dieser Tests dienten der Feststellung eines Vorhandenseins von Antikörpern. Obwohl es möglich ist, den Level an vorhandenen Antikörpern – den Titer – zu messen, führt dies keiner von ihnen durch. Die Informationen über die Genauigkeit jedes Tests sind sehr eingeschränkt; man hat bei einigen von ihnen insbesondere zahlreiche falsch-positive Ergebnisse beobachtet. Festgestellt wurden ferner verschiedene Ergebnisse hinsichtlich des Vorhandenseines von Antikörpern durch unterschiedliche Testverfahren bei derselben Testperson. Allein in den USA wurden mehr als 20 verschiedene SARS-CoV-2-Antikörpertests aufgrund mangelnder Genauigkeit vom Markt genommen.

Körper reagieren unterschiedlich

Was wissen wir über Antikörperreaktionen auf SARS-CoV-2? Wie bei den meisten Infektionen tritt bei manchen Betroffenen etwa 3 bis 5 Tage nach Infektionsbeginn IgM in Erscheinung. Abhängig von der Sensitivität des Antikörpertests (also der Wahrscheinlichkeit, dass Infizierte als solche erkannt werden) kann es jedoch drei Wochen dauern, bis er bei manchen Patienten IgM nachweist. IgG als Reaktion auf SARS-CoV-2 taucht einige Tage später als IgM auf. Ein kleiner Anteil von Patienten – etwa fünf Prozent jener, die an COVID-19 erkrankt sind, Symptome zeigen und positiv auf das Virus getestet sind – bilden jedoch offensichtlich keine Antikörper. Wie kann es sein, dass bei ihnen sogar nach Gesundung von COVID-19 kein Nachweis erfolgt? Dies ist die Ursache: Die Bildung von Antikörpern ist keine Hauptaufgabe des Immunsystems, das eine aktuelle Virusinfektion bekämpft. Allerdings schaffen Antikörper den wichtigsten Schutz vor einer künftigen Virusinfektion.

Die zentrale Frage nach dem Schutz

Bedeutet das Vorhandensein von Antikörpern eine Immunität vor einer künftigen Erkrankung an COVID-19? Diese Frage wartet noch auf eine Antwort: Es ist noch nicht geklärt, ob Antikörper eine künftige Infektion mit SARS-CoV-2 verhindern. Sollte dies der Fall sein, so ist noch nicht bekannt, wie lange die Zahl an Antikörpern so hoch bleibt, dass sie tatsächlich Schutz bieten.

Antikörper, die diesen Schutz bilden, nennt man neutralisierende Antikörper. Erste Hinweise zur Fähigkeit dieser Neutralisierung erhält man, indem man Antikörper eines genesenen COVID-19-Patienten einsetzt, um eine SARS-CoV-2-Infektion bei Tieren zu blockieren. Belastbar ist hier jedoch nur der Nachweis der Blockade einer SARS-CoV-2-Reinfektion eines Menschen.

Das Ziel einer Impfung gegen COVID-19 ist natürlich, dass ein hoher Prozentsatz geimpfter Personen eine große Anzahl neutralisierender Antikörper bildet. Auch hier gilt: Der ausschlaggebende Nachweis für die Bildung von Antikörpern und für die Effektivität eines Impfstoffes besteht darin, diese Personen dem SARS-CoV-2-Virus bei einem künftigen Ausbruch auszusetzen.

Verständnis des Schutzes erfordert Zusatzinformationen

Der Test auf Antikörper gegen SARS-CoV-2 wird im Zuge der Entwicklung der Pandemie immer wichtiger. Wir müssen die Antikörperreaktion gegen das Virus und die Messobjekte der verschiedenen Tests besser verstehen. Zentral ist das Wissen um die Genauigkeit des jeweiligen Antikörpertests und um die Unterschiede zwischen den Tests. Den ersten Schritt bildet hier die angemessene Verknüpfung des jeweiligen Tests mit weiterführenden Informationen.

Diese Kodierung sollte widerspiegeln, was die Quelle der jeweiligen Probe ist, deren Identität, die Methode für den Einsatz des jeweiligen Geräts, die Vorgehensweise bei der Dokumentation der Ergebnisse sowie der prädiktive Wert jedes Tests. Nur so können wir, abhängig von der Anzahl vorhandener Antikörper, das Niveau des Schutzes von Individuen feststellen und die Effektivität von Impfstoffen feststellen. Auch unser Wissen über die Steuerungsmöglichkeiten gegenüber COVID-19 für Bevölkerungen hängt hiervon ab.

Die gängigen Verfahren der Testkodierung im Kontext von COVID-19, darunter für Antikörpertests, beschreiben wir in einem künftigen Beitrag. Im Mittelpunkt sehen wir auch hier die Tauglichkeit für die Generierung, Vorhaltung und Nutzung wertvoller Daten für alle Akteure im Kampf gegen die Pandemie … zum Vorteil der Patienten.

Dieser Beitrag erschien ursprünglich am 10. Juli 2020 im HealthShare Connections News Flash Nr. 3: “COVID-19 Pandemic newsletter” sowie am 20. Juli 2020 im OnTrak News Flash Nr.5: “The Fight Against COVID-19 newsletter”.

Russell Leftwich, MD

With an engineering background and over 20 years of medical practice, Dr. Russell Leftwich is Senior Clinical Advisor, Interoperability, for InterSystems and Adjunct Assistant Professor of Biomedical Informatics at Vanderbilt University School of Medicine. He is board certified in internal medicine and clinical informatics.
Follow him on Twitter at @DocOnFHIR.

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