Kann ein einziger Test zehn Menschen auf COVID-19 untersuchen? Der Durchbruch, der Massentests erschwinglich machte
Stellen Sie sich vor, Sie leben in einer Millionenstadt, in der COVID-19-Fälle selten sind, aber die Bedrohung eines Ausbruchs allgegenwärtig ist. Die Gesundheitsbehörden müssen schnell jeden testen, aber die Standardmethoden verbrauchen Ressourcen und Zeit. Was wäre, wenn ein einziger Test zehn Personen gleichzeitig überprüfen könnte – ohne an Genauigkeit zu verlieren? Lernen Sie den „10-in-1-Test“ kennen, einen Game-Changer für Massenscreenings in Gebieten mit niedrigem Risiko.
Das Problem: Millionen von Tests, ohne das Budget zu sprengen
Bis Mitte 2020 hatte COVID-19 weltweit über 19 Millionen Menschen infiziert. Um das Virus zu stoppen, setzten Städte wie Wuhan und Peking auf genetische Massentests (PCR-Tests), um infizierte Personen zu finden. Doch die Tests von Millionen von Menschen belasteten die Ressourcen. Jeder Test benötigte Röhrchen, Chemikalien und Laborzeit. In Gebieten mit niedrigem Risiko – wo Fälle selten sind – erschienen Einzeltests als Verschwendung. Labore erreichten ihre Kapazitätsgrenzen, Verzögerungen nahmen zu, und die Kosten explodierten.
Wissenschaftler standen vor einem Dilemma: Wie testet man große Bevölkerungsgruppen, ohne in Kosten oder falschen Negativergebnissen zu ertrinken?
Die Idee: Proben mischen, Ressourcen sparen
Frühe Lösungen versuchten „Pooling“. Statt die Probe einer Person zu testen, mischten Labore mehrere Proben. Zum Beispiel wurden zehn Abstrichproben in ein Röhrchen gegeben. War der Pooltest negativ, waren alle zehn Personen frei vom Virus. War er positiv, wurde jede Probe einzeln nachgetestet. Dies senkte die Kosten, hatte aber Schwächen. Das Mischen der Proben verdünnte das Virus, was schwache Infektionen schwerer nachweisbar machte. Einige Studien zeigten, dass Pooltests bis zu 10 % der Fälle übersahen.
Die Herausforderung war klar: Erstellen Sie eine Pooling-Methode, die günstig, schnell und genau ist.
Der 10-in-1-Test: Geschaffen für Geschwindigkeit und Skalierbarkeit
Forscher in China entwickelten einen „10-in-1-Test“, der speziell für Massenscreenings konzipiert wurde. So funktioniert er:
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Spezielle Röhrchen für zehn Abstriche
Ein speziell angefertigtes Röhrchen (Virus-Sammelröhrchen) nimmt zehn Rachenabstriche auf. Normale Röhrchen passen einen Abstrich, dieses ist größer – 14,8 mm breit und 100,5 mm hoch – und enthält 6 mL einer Konservierungsflüssigkeit (doppelt so viel wie üblich). Die Flüssigkeit enthält Chemikalien (Guanidiniumsalze), um das genetische Material des Virus (RNA) zu schützen. -
Einfach zu handhabende Abstriche
Die Abstriche haben einen Bruchpunkt 3 cm von der Spitze entfernt. Nach der Probennahme bricht die Spitze ins Röhrchen ab, was Verschütten oder Kontamination verhindert. -
Labortests
Im Labor extrahieren Techniker die RNA aus der gemischten Probe. Sie verwenden PCR-Maschinen, um zwei Teile des Virus zu erkennen: das ORF1ab-Gen und das NP-Gen. Wird eines der Gene gefunden, wird der Pool als positiv markiert, und alle zehn Personen werden nachgetestet.
Funktioniert es? Die Methode auf dem Prüfstand
Um den 10-in-1-Test zu validieren, führten Wissenschaftler zwei Experimente durch:
1. Simulierte Pools
Sie mischten Proben von 19 COVID-19-Patienten mit negativen Proben. Die Ergebnisse:
- Einzeltests erkannten alle 19 Fälle.
- Die 10-in-1-Methode erkannte 18 Fälle (94,7 % Genauigkeit). Ein Fall zeigte ein schwaches Signal (nur ein Gen wurde erkannt).
2. Praxistests
In Dalian, China, wurden 2,15 Millionen Menschen gescreent. Jede Person gab zwei Abstriche ab: einen für den Einzeltest und einen für das Pooling. Die Ergebnisse stimmten bei 450 Proben überein. Die 10-in-1-Methode zeigte eine nahezu identische Genauigkeit wie Einzeltests.
Warum es in Gebieten mit niedrigem Risiko ein Gewinn ist
In Städten wie Dalian, Qingdao und Shenyang – wo COVID-19-Fälle selten waren – glänzte der 10-in-1-Test:
- Die Kosten sanken um 80 %. Zehn Personen zum Preis von einem zu testen, sparte Millionen.
- Labore hielten mit der Nachfrage Schritt. Zehn Proben als eine zu verarbeiten, entlastete Maschinen und Personal.
- Keine Ausbrüche wurden übersehen. Screenings von über 20 Millionen Menschen fanden nur einen asymptomatischen Fall.
Trotz verdünnter Proben blieb die Sensitivität des Tests hoch. Das genetische Material des Virus (RNA) blieb in der Konservierungsflüssigkeit stabil, und PCR-Maschinen konnten es weiterhin erkennen.
Was kommt als Nächstes? Größere Pools, schnellere Screenings
Der 10-in-1-Test löst drei Schlüsselprobleme:
- Design: Röhrchen und Abstriche wurden für Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit neu gestaltet.
- Verdünnung: Die Verdoppelung des Volumens der Konservierungsflüssigkeit hielt die Proben trotz des Mischens verwendbar.
- Geschwindigkeit: Labore screennten Millionen in Tagen, nicht Wochen.
Zukünftige Forschung könnte noch größere Pools testen (z. B. 20-in-1). Derzeit ist die Methode ideal für Gebiete mit wenigen Fällen. In Hochrisikogebieten bleiben Einzeltests besser geeignet, um schwache Infektionen zu erfassen.
Ein Werkzeug für die nächste Pandemie?
Der 10-in-1-Test ist nicht nur für COVID-19 gedacht. Sein Design könnte sich an andere Viren anpassen und Städten helfen, während Ausbrüchen schnell zu screenen. Indem er Kosten senkt und Zeit spart, macht er die Bemühungen der öffentlichen Gesundheit nachhaltig – selbst in ressourcenarmen Regionen.
Nur zu Bildungszwecken
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001627