Diagnostik von COVID-19/DARTS (Entwicklung und Bewertung von Schnelltests für SARS-CoV-2-Ausbruch)

Am 12. Januar 2020 wurde ein neuartiges Coronavirus als Ursache für einen Ausbruch einer ungeklärten Lungenentzündung in der Stadt Wuhan, Provinz Hubei, China, identifiziert. Dieses Coronavirus wurde später SARS-CoV-2 genannt, und die Krankheit, die es verursacht, COVID-19.

SARS-CoV-2 ist ein nicht segmentiertes, positives RNA-Virus und Teil der Familie der Coronaviren. Ähnlich wie das Virus des systemischen akuten respiratorischen Syndroms (SARS) bindet es an den Angiotensin-Converting-Enzym-2-Rezeptor (ACE2), der sich auf Typ-II-Alveolarzellen und Darmepithelien befindet. SARS-CoV-2 kann zu einem schweren akuten Atemnotsyndrom (ARDS) führen, das durch eine diffuse Schädigung der Alveolen und eine direkte virale zytopathische Wirkung auf Pneumozyten gekennzeichnet ist. Einige Patienten, die COVID19 entwickeln, können mit einer fulminanten „Zytokinsturm“-Reaktion reagieren.

Bis zum 23. März 2020 wurden insgesamt 374.921 COVID-19-Fälle in 168 Ländern mit insgesamt über 16.411 Todesfällen gemeldet (Todesfälle unter den bestätigten Fällen von 4,4 %) (Coronavirus-Ressourcenzentrum von John Hopkins). Über 293.425 Fälle und 13.258 Todesfälle wurden aus Ländern außerhalb des chinesischen Festlandes gemeldet. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat am 12. März den SARS-CoV-2-Ausbruch zu einer Pandemie im Rahmen eines Public Health Emergency of International Concern (PHEIC) erklärt [4]. Europa ist schnell zum Epizentrum der Pandemie geworden, und in Großbritannien nehmen die Fälle täglich zu. Bis zum 23. März 2020 gab es im Vereinigten Königreich 6.724 bestätigte Fälle, darunter 190 bestätigte stationäre Patienten im NHS Trust des St. George's Hospital (23. März 2020, Dr. Breathnach, persönliche Mitteilung).

Aufgrund des Fehlens eines validierten serologischen Tests bleibt die tatsächliche Anzahl und damit der Anteil der Menschen, die eine asymptomatische Infektion entwickeln, unbekannt. Dies bedeutet, dass eine genaue Schätzung der Todesfälle schwer fassbar bleibt. Aufgrund der steigenden Anzahl diagnostischer Proben dauern die Tests länger als erwartet. Eine der wichtigsten Prioritäten zur Erleichterung von Interventionen im Bereich der öffentlichen Gesundheit ist eine zuverlässige Labordiagnose. Eine umgehende Fallermittlung ist notwendig, um eine schnelle und wirksame Kontaktnachverfolgung, die Umsetzung von Maßnahmen zur Infektionsprävention und -kontrolle gemäß den Empfehlungen der WHO und die Sammlung relevanter epidemiologischer und klinischer Informationen sicherzustellen.

Aufgrund des Fehlens eines validierten serologischen Tests bleibt die tatsächliche Anzahl und damit der Anteil der Menschen, die asymptomatische Infektionen entwickeln, unbekannt. Dies bedeutet, dass eine genaue Schätzung der Todesfälle schwer fassbar bleibt. Aufgrund der steigenden Anzahl zu diagnostizierender Proben dauern die Tests länger als erwartet. Eine der wichtigsten Prioritäten zur Erleichterung von Interventionen im Bereich der öffentlichen Gesundheit ist eine zuverlässige Labordiagnose. Eine unverzügliche Fallbestätigung ist notwendig, um eine schnelle und wirksame Kontaktnachverfolgung, die Umsetzung von Maßnahmen zur Infektionsprävention und -kontrolle gemäß den Empfehlungen der WHO und die Sammlung relevanter epidemiologischer und klinischer Informationen sicherzustellen.

Die Erfahrung in China hat gezeigt, dass etwa 15 % der Patienten mit bestätigter Infektion eine schwere Erkrankung entwickeln und etwa 5 % kritisch krank werden. Im Vereinigten Königreich deutet eine Modellanalyse des Imperial College COVID-19 Response Team darauf hin, dass selbst bei der Umsetzung von Selbstisolierungsmaßnahmen (Haushaltsquarantäne und soziale Distanzierung) die Überspannungsgrenzen sowohl für allgemeine Stationen als auch für Intensivbetten um das Achtfache überschritten werden . Darüber hinaus wird eine Lockerung dieser Minderungsmaßnahmen wahrscheinlich zu einem Anstieg der Fälle führen, bis es einen wirksamen Impfstoff gibt – was nicht vor etwa 12 bis 18 Monaten erwartet wird. Wir können daher in den kommenden Monaten eindeutig mit einer erheblichen Anzahl stationärer Patienten mit einer COVID-19-Infektion in Großbritannien rechnen.

Die SARS-CoV-2-Antigen- und Antikörper-Lateral-Flow-Assay-Entwicklung (LFA) wurde von Mologic, einem Unternehmen mit Sitz in Bedford, geleitet. Wir werden LFA- und ELISA-Prototypen verwenden, die für eine vorläufige Bewertung bereit sind, und diese Tests anschließend vor Ort verwenden, um den Test am POC zu bewerten. LFA wurden für den SARS-CoV-2-Antigennachweis in Rachen-/Nasenabstrichen und den Nachweis von IgG und IgM in Blut/Serum sowie den SARS-CoV-2-Antigennachweis, IgG, IgM und IgA im Speichel entwickelt. Speichel ist eine aufregende Probe, da er viel einfacher zu verwenden ist als Blut oder Rachen-/Nasenabstriche für potenzielle Selbsttests.

Darüber hinaus ist derzeit nicht bekannt, warum einige Patienten schweres COVID-19 entwickeln, während andere, die von derselben SARS-CoV-2-Infektion betroffen sind, nur leichte Symptome zeigen. Komorbiditäten wie Bluthochdruck, Nierenerkrankungen und Diabetes wurden mit schlechteren Prognosen und klinischen Ergebnissen in Verbindung gebracht. Ein Teil der Patienten in jüngerem Alter und ohne Komorbiditäten entwickelt jedoch auch eine schwere Erkrankung – und es ist wichtig, dass ein besseres Verständnis der Immunpathogenese einer schweren COVID-19-Infektion entsteht.

Der Einsatz von Diagnostika, die im Rahmen dieser Studie entwickelt wurden, wird die Behandlung von COVID-19-Fällen verbessern. Die LFA sind schnell, einfach zu bedienen und weltweit erschwinglich. Die schnelle Diagnose von SARS-CoV-2 mit Antigennachweis ermöglicht eine schnelle Triage von Patienten in Krankenhäusern, Hausarztpraxen und anderen Orten wie Einwanderungsgebieten. Sie sind ausreichend billig, um für den Einsatz in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen geeignet zu sein. Die Verwendung des Antikörpernachweises ermöglicht sowohl die Diagnose der immunologischen Reaktion auf akute Infektionen als auch nach der späteren Genesung der Patienten . Um diese Tests angemessen zu verwenden, ist ein Verständnis der dynamischen immunpathologischen Veränderungen im Laufe der Zeit erforderlich.

Die Charakterisierung der Immunantwort und -anfälligkeit und ihres Zusammenhangs mit der viralen Clearance und dem Fortschreiten der Erkrankung in großen Kohorten mit unterschiedlichem Schweregrad der Erkrankung ist wichtig, um die Ergebnisse der klinischen Risikovorhersage zu unterstützen und das Potenzial für neuartige immuntherapeutische Interventionen zu bewerten. Merkmale der Immunantwort können einen prädiktiven und prognostischen Wert haben, wobei frühe adaptive Immunantworten möglicherweise mit verbesserten klinischen Ergebnissen korrelieren.