PCR-Test

Ich möchte heute ein wenig den PCR-Test erklären, ohne zu sehr in unverständliche Details abzugleiten. Leider wird es ein längerer Beitrag.

Dieser Test wurde von Kary Mullis entwickelt, der dafür sogar den Nobelpreis bekam. Er entwickelte eine Methode, um kleinste Mengen an Erbsubstanz (DNA bzw RNA) nachweisen zu können. Das Verfahren ist relativ kompliziert, funktioniert stark vereinfacht etwa so:

Es werden mehrfach wiederholt immer dieselben Schritte durchgeführt, in dem man die Erbsubstanz zunächst aufbereitet, dann in zwei Stränge zerschneidet, und schließlich die Stränge wieder vervollständigt. Damit hat man die Erbsubstanz dann verdoppelt, man hat also quasi einen Klon geschaffen. Diese Schritte zusammen nennt man Zyklus, das heißt, in einem Zyklus wird die Erbsubstanz bzw. der interessante Teil davon zahlenmäßig verdoppelt.

Damit vermehrt man die Substanz in immer größeren Schritten (Zweierpotenz), also z. B. ausgehend von 1 dann 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1.024, 2.048, 4.096, 8.192, 16.384 usw. Irgendwann ist dann so viel Erbsubstanz vorhanden, dass man sie mit anderen Methoden nachweisen kann. Logisch ist, je mehr Erbsubstanz bereits zu Beginn vorhanden ist, desto weniger Zyklen braucht man, um die Substanz nachweisen zu können.

Zur Verdeutlichung: Nehmen wir an, um die Substanz chemisch nachzuweisen, benötigen wir 10.000 Stück. Ist in unserem Material nur ein Molekül enthalten, müssen wir also das oben geschilderte Verfahren 14-mal durchführen, bis wir über 10.000 Stück haben. Also brauchen wir 14 Zyklen.

Sind in unserer Probe aber 100 gesuchte Moleküle, dann benötigen wir nur sieben Zyklen, um mindesten 10.000 Moleküle herzustellen (ausgehend von 100 also 200 – 400 – 800 – 1.600 – 3.200 – 6.400 – 12.800).

Wir merken: je weniger Zyklen notwendig sind, desto mehr Moleküle waren ursprünglich in der Probe, die wir untersucht haben. Die Anzahl der Zyklen, die notwendig ist, um die Substanz nachweisen zu können, nennt man Zykluswert oder Zyklusschwellenwert, oft mit Ct abgekürzt.

Je mehr Zyklen man braucht, desto größer wird aber auch die Gefahr, dass sich Verunreinigungen (also falsche Moleküle) durch die chemischen Reaktionen bilden, die dann das Ergebnis verfälschen können. Das ist einer von vielen Gründen für die auftretenden „falsch positiven Tests“.

Für die Diagnostik von SARS-CoV-2, also unser „geliebtes“ Coronavirus, testet man übrigens auf kleine Abschnitte des Genmaterials, die typisch sein sollen für dieses Virus. In der Regel macht man hier einen qualitativen Test, bei dem es nur auf die Frage ankommt, ob das Virus nun nachgewiesen werden kann oder nicht. Es ist also eine Ja/Nein-Fragestellung. Es gibt bei anderen Infektionskrankheiten allerdings auch qualitative Tests, bei denen man mehr oder weniger genau die Menge der Viren bestimmen kann, was man als Viruslast bezeichnet.

Der bekannte Virologe Prof. Christian Drosten sagte im Rahmen des Ausbruchs von MERS im mittleren Osten (ebenfalls eine Corona-Erkrankung) 2014 in einem Interview folgendes:

„Ja, aber die Methode ist so empfindlich, dass sie ein einzelnes Erbmolekül dieses Virus nachweisen kann. Wenn ein solcher Erreger zum Beispiel bei einer Krankenschwester mal eben einen Tag lang über die Nasenschleimhaut huscht, ohne dass sie erkrankt oder sonst irgendetwas davon bemerkt, dann ist sie plötzlich ein MERS-Fall. Wo zuvor Todkranke gemeldet wurden, sind nun plötzlich milde Fälle und Menschen, die eigentlich kerngesund sind, in der Meldestatistik enthalten.“

Nun steht der PCR-Test ja in der Diskussion, und zwar hinsichtlich der Interpretation der Ergebnisse genauso wie hinsichtlich der Genauigkeit. Auch wird diskutiert, ob der Test überhaupt Viruspartikel des SARS-CoV-2 nachweist.

Immer wieder lese ich in Veröffentlichungen, insbesondere gerne in sogenannten Faktenchecks (von Leuten, die glauben, alles besser zu wissen – aber meist gar nichts wissen), dass die Methode zuverlässig eine Infektion nachweisen kann. Man zitiert dann gerne Ärzte oder gar Virologen, die dies gesagt haben sollen, man glaubt, damit Eindruck schinden zu können, und leider funktioniert das ja zumindest bei den Menschen, die alles glauben, was sie in der Zeitung oder im Internet lesen.

Dabei muss man nicht einmal studiert haben, um zu erkennen, dass diese Aussage wissenschaftlich völliger Blödsinn ist. Warum so etwas immer wieder behauptet wird, möchte ich hier nicht erörtern, da gibt es zahlreiche Kanäle, Videos und Internetseiten, die das besser können.

Ich muss ein wenig ausholen.

Als man zum ersten Mal von Bakterien hörte, war dies im Zusammenhang mit Erkrankungen, und die Schlussfolgerung lag nahe, dass Bakterien gefährlich sind und im schlimmsten Falle tödlich sind. Heute wissen wir, dass dies so pauschal nicht stimmt. Auch wissen wir, dass 2% unseres Körpergewichts zum sogenannten Mikrobiom gehören. Das Mikrobiom ist die Summe aller Kleinstwesen, die wir an und in unserem Körper haben. Mit diesen Wesen leben wir in ständiger Gemeinschaft, und ohne diese Wesen könnten wir gar nicht leben. Wir tauschen mit diesen Wesen sogar genetisches Material, also Erbsubstanz aus, und wir finden heute in unseren Chromosomen Genmaterial von Bakterien und Viren – ohne dies hätten wir uns nicht zu dem entwickelt, was wir heute sind.

Der größte Teil unseres Mikrobioms ist unsere Darmflora, aus Billionen von Bakterien bestehend, die uns bei der Verdauung helfen, aber auch unser Immunsystem massiv beeinflussen können, sie können es stärken, aber auch schwächen. Ein kleinerer Teil ist die Hautflora, aber auch im Mund, Rachen, Nase, ja selbst in abgeschlossenen Räumen wie dem Innenohr finden sich solche Mitbewohner. Inzwischen wissen wir, dass nicht nur Bakterien, sondern auch Viren und anderes dort zu finden ist. Von vielen dieser Bewohner wissen wir bis heute nicht einmal, wie sie aussehen oder welche Funktion sie haben, aber wir kennen ihr Erbgut, dank PCR-Tests.

Doch all diese Wesen schaden uns im Normalfall nicht, sondern schützen uns und halten uns gesund. Sie leben auf unserer Haut und Schleimhaut, man nennt dies Besiedelung oder Kolonisation. Und so lange sie nicht in andere Körperregionen eindringen, kann man hier also auch nicht von einer Infektion sprechen, schon gar nicht von einer Krankheit, die ja zusätzlich zur Infektion auch noch Symptome, also Beschwerden voraussetzt.

Es gibt also hier drei Stufen:

1) Kolonisation: Besiedlung von Haut oder Schleimhaut durch Bakterien oder Viren ohne Gefahr und Krankheitswert (Beispiel: Kolibakterien im Darm, Staphylokokken auf der Haut usw.)

2) Infektion: Eindringen in Körperteile bzw. Zellen, kann eine Erkrankung auslösen, muss aber nicht. (Beispiel: Herpesviren im Genitalbereich oder in Nervenzellen)

3) Krankheit: Zustand mit Beschwerden (Schmerzen, Fieber…) als Folge des Eindringens.

Jede Stufe kann in eine andere übergehen, muss aber nicht. Was genau passiert, hängt auch von unserem Immunsystem ab.

Beispiel: Kolibakterien im Darm = Besiedelung. Kolibakterien in der Blase = Blasenentzündung = Infektion bzw. Krankheit

Mache ich bei einem gesunden Menschen ohne Beschwerden einen Nasen- oder Rachenabstrich, so finde ich garantiert eine Vielzahl von Bakterien und Viren, die diese Schleimhaut besiedelt haben. Darunter können natürlich auch Coronaviren sein, sogar SARS-CoV-2. Das bedeutet aber noch lange nicht, dass wir infiziert oder gar krank sind, schließlich haben wir nur Bakterien und Viren bzw. deren Erbgut in einem Abstrich nachgewiesen. Wir können daraus nicht erkennen, ob diese Bewohner in den Körper bzw. Zellen eingedrungen sind, oder gar eine Erkrankung ausgelöst haben.

Mit anderen Worten: Der PCR-Test kann (halbwegs) sicher nur eine Kolonisation nachweisen, ebenso sicher aber keine Infektion oder gar Erkrankung. Das ist genau das, was Christian Drosten 2014 im oben erwähnten Interview richtigerweise gesagt hat!

Damit ist auch leicht erkennbar, dass sich die Fakten-Checker irren in ihren sogenannten „Fakten“!

Der PCR-Test liefert aktuell nur ein Ergebnis: Erbgut ja oder nein. Ob dies eine Infektion, eine Erkrankung oder nur eine Besiedlung bedeutet, kann nur ein Arzt beurteilen, der den Patienten gesehen und ihn ggf. untersucht hat.

 

Probleme des PCR-Test

Nachdem Sie jetzt verstanden haben, wie der PCR-Test funktioniert, möchte ich nun auf Problematiken zu sprechen kommen, die sich insbesondere hinsichtlich der Corona-Diagnostik ergeben. Grundsätzlich muss man sagen, dass der PCR-Test sehr gut ist, und in vielen Bereichen Diagnostik vereinfacht hat. Allerdings wurde er nie dazu geschaffen, Infektionen zu erkennen, weswegen sich tatsächlich einige Probleme ergeben.

Für alle medizinischen Tests gilt zunächst einmal: Sie müssen beweisen, dass sie was taugen, sprich möglichst genau das erkennen oder nachweisen können, was sie nachweisen sollen. Dazu bedarf es aber eines sogenannten Goldstandards. Das kann ein bereits bekanntes Testverfahren sein, welches seit vielen Jahren etabliert ist, also bisher der Standard in der Diagnostik war. Es kann aber auch ein Zustand sein, der erkennbar vorhanden ist.

Ein Beispiel: Will man einen Schwangerschaftstest bewerten, ist der Goldstandard die Schwangerschaft, denn die ist offensichtlich und leicht erkennbar (Untersuchung, Ultraschall…) Man kann also sehr leicht testen, wie gut ein neuer Test ist. Erkennt er jede Schwangerschaft, wie oft passieren Fehler, wann ist er falsch negativ (Sensitivität) oder falsch positiv (Spezifität)?

Doch wie ist das bei PCR-Test für Corona? Goldstandard wäre hier das Virus, welches man z. B. im Elektronenmikroskop schon mal gesehen hat.

Das Problem ist aber, dass bisher noch niemand das Virus wirklich gesehen hat, wir mit absoluter Sicherheit nicht einmal sagen können, ob es existiert (Links dazu siehe unten). Bitte nicht falsch verstehen, damit will ich nicht sagen, dass nichts da ist. Aber es ist ein Unterschied, ob man etwas glaubt, oder ob man es beweisen kann!

Die Aussage, dass bisher noch niemand das Virus gesehen hat, ist möglicherweise auch nicht ganz richtig, denn es gibt eine Arbeitsgruppe von Wissenschaftlern, die behauptet, elektronenmikroskopische Aufnahmen vom Virus gemacht zu haben. Aber diese Arbeit wird derzeit noch von anderen Wissenschaftlern überprüft (nennt man peer-reviewing), und dies schon erstaunlich lange….

Nunn könnte man ja auch zu Recht sagen: Das ist doch egal, wie das Virus aussieht, Hauptsache, wir kennen seinen genetischen Code, also sein Erbmaterial, denn dann können wir es ja mittels PCR bestimmen. Diese Aussage ist absolut richtig, aber….

Kennen wir denn den genetischen Code von SARS-CoV-2? Nun, sicher ist das nicht! Denn Christian Drosten hat nach eigenen Angaben vereinfacht ausgedrückt aus den Informationen aus China an seinem PC mittels komplizierter Programme einen Code gebastelt, in dem er Kenntnisse der anderen bisher bekannten Coronaviren mit berücksichtigt hat. Diesen Code hat er nach China geschickt mit der Bitte, dies zu überprüfen, ob das so zu der neuen Erkrankung passen könnte.

Und nachdem die chinesischen Wissenschaftler bestätigt haben, hat er dann darauf aufbauend den PCR-Test zur Erkennung des SARS-CoV-2 Virus entwickelt, der ja heute weltweit eingesetzt wird.

Das klingt erst einmal vernünftig und logisch, kann aber letztlich nicht bewiesen werden, weil eben der Goldstandard fehlt. Mit anderen Worten: bisher wurde kein Corona-Test auf Gültigkeit überprüft, also validiert! Und das ist so, obwohl Wissenschaftler in aller Welt dies seit dem Frühjahr fordern!

Die WHO hat den Test akzeptiert, aber nie validiert, auch nie standardisiert! Warum eigentlich nicht? Das ist bei guten Tests einfach die Regel und üblich! Sie wollen doch sicher sein, dass ein Test genau das und nur das anzeigt, was angezeigt werden soll, oder?

Standardisiert? Was ist das?

Vereinfach ausgedrückt soll damit gewährleistet sein, dass alle (inzwischen über 100) Corona-Tests das gleiche anzeigen, also alle den gleichen Standard haben. Wie kann man das erreichen?

Nun letztlich soll ja das Ziel (in einer Pandemie) sein, mittels Test möglichst genau heraus zu bekommen, wer infektiös ist und damit eine Bedrohung für andere darstellt. Nun haben wir ja gelernt, dass der Test überhaupt keine Infektion nachweisen kann, sondern nur die Anwesenheit von Genmaterial.

Wie ich aber schon schrieb, kann man mittels Zyklen so lange die Erbsubstanz verdoppeln, bis sie erkennbar ist. Die Häufigkeit der Zyklen gibt einen Hinweis darauf, wieviel Genmaterial denn in der Probe war. Ich schrieb, je mehr Genmaterial vorhanden ist, desto weniger Zyklen braucht man.

Also könnte man doch eine Zahl festlegen, wieviel Zyklen maximal gemacht werden sollen, weil bei höherer Zahl von Zyklen so wenig Material vorhanden war, dass mit hoher Wahrscheinlich keine Ansteckung mehr möglich ist oder gar kein Virus da ist. Genau das wird auch seit langem gefordert, man hält aufgrund von Untersuchungen eine Zykluszahl Ct von 30 für sinnvoll. Eine neue Studie sagt, dass sogar ab einer Zykluszahl von 25 bereits keine Ansteckung mehr möglich ist. Wenn also nach dieser Zykluszahl immer noch kein genetisches Material erkennbar ist, dass ist eine Ansteckungsfähigkeit nahezu ausgeschlossen.

In diesen Fällen (zu hohe Zykluszahl) würde es sich also mit hoher Wahrscheinlichkeit um entweder alte Infektionen, falsche positive Ergebnisse oder um reine Besiedlungen ohne Krankheitswert handeln. Man könnte also mit Hilfe der Zykluszahl viel genauer die wirklich kranken und ansteckenden Menschen erkennen, diese in Quarantäne stecken und allen anderen eine Quarantäne ersparen.

Warum das bis heute weltweit nicht gemacht wird, ist mir ein Rätsel. Das Problem ist auch, dass jedes Labor das anders handhaben kann. Ein Labor macht vielleicht wirklich nur 30 Zyklen, ein anderes aber 40 oder 50. Logisch, dass dann viel mehr positive Fälle auftreten, die vermutlich alle für die Ausbreitung der Pandemie keine Relevanz haben, aber trotzdem in Quarantäne müssen.

Übrigens: Auf allen Beipackzetteln der PCR-Tests steht ausdrücklich drauf, dass der Test zur Erkennung einer Corona-Infektion nicht geeignet und nicht zugelassen ist. Trotzdem wird es weltweit so gehandhabt!

Und noch ein Punkt: viele PCR-Tests bestimmen nur das sogenannte E-Gen des Virus. Dieses E-Gen haben jedoch alle Coronaviren, auch die bereits seit Jahren bekannten. Ist das E-Gen negativ, hat man überhaupt keine Coronaviren, auch keine der älteren. Um exakt zu sein, müsste bei positivem E-Gen also noch ein Test auf ein zweites spezifisches Gen getestet werden, welches nur in SARS-CoV-2 vorkommt. Viele Labors machen das, aber leider nicht alle! Genau aus diesem Grund kam es z. B. in einem bayrischen Labor zu dem Skandal, dass 58 von 60 positive Testergebnisse falsch waren.

Wissen sie, wie genau das Labor Ihres Hausarztes arbeitet?

Ich habe in meinem Labor nachgefragt: Unser Labor testet immer auf mehrere Gene, zunächst auf das E-Gen, dann auf ein spezifisches Gen von SARS-CoV-2. Und das Labor benutzt nur 30 Zyklen. So ist es richtig, und jetzt weiß ich auch, warum in meiner Praxis nur so wenige positive Fälle aufgetreten sind.

Aber schön, wenn man sich auf sein Labor verlassen kann!

Und ein letzter Punkt: Wie genau ist der Test bisher (ohne Zykluswert)?

Man liest immer von einer Sensitivität und Spezifität um 99% oder mehr in den offiziellen Angaben. Jedoch kann man das eigentlich nur dann genau sagen, wenn ein Test validiert ist, also man sicher weiß, dass er das testet, was er auch testen soll. Da dies beim PCR-Test für Corona bisher aber nicht erfolgt ist, sind also Zahlen von 99% schon mit einem Fragezeichen versehen, es könnten also genauso auch nur 95% sein.

Wenn wir mal bei 99% bleiben, kann man bestimmen, wie genau ein Test ist, und wie wahrscheinlich es ist, dass bei einem positiven Testergebnis auch wirklich Genmaterial nachgewiesen wurde. 99% bedeutet, dass einer von 100 Tests ein falsches Ergebnis liefert. Bei den positiven Tests ist also ein Test falsch, müsste also ein negatives Ergebnis anzeigen, bei den negativen Tests müsste einer ein (falsches) positives Ergebnis anzeigen.

Wir testen derzeit in Deutschland über 1.000.000 mal pro Woche. Das bedeutet dann 10.000 falsch positive und ebenso 10.000 falsch negative Testergebnisse. Bleiben wir bei den positiven Tests und gehen einmal von der Annahme aus, dass aktuell 10% aller pro Woche getesteten Menschen Genmaterial von SARS-CoV-2 in Mund oder Nase haben. Dann haben wir 100.000 Positive, von denen 99%, also 99.000 richtig positiv getestet werden. Von den 900.000 Menschen ohne Genmaterial werden 99% richtig als negativ erkannt, aber 1% = 9.000 als falsch positiv. Insgesamt sind dann also 99.000 + 9.000 = 108.000 Tests positiv, davon aber 8,3% falsch (9.000 geteilt durch 108.000 mal 100) und demzufolge 91,7% richtig,

Mit anderen Worten: ist man in dieser Situation positiv getestet, stimmt das Ergebnis mit einer Wahrscheinlichkeit von 91,7%. Das nennt man positiv prädikativen Wert, ein Wort aus der Statistik.

Gehen wir aber mal davon aus, dass nur 1% = 10.000 Menschen Genmaterial in sich tragen, dann hätten wir bei 1.000.000 Tests 9.900 richtig positive und 100 falsch negative Testergebnisse. Weiter hätten wir bei 990.000 Menschen ohne Genmaterial 980.100 richtig negative (99%) und 9.900 (1%) falsch positive Testergebnisse. Damit haben wir also 9.900 richtig positive und 9.900 falsch positive, als 19.800 positive Tests. Ist man positiv getestet, ist dieser Test dann nur noch zu 50% richtig.

Sie sehen, dieser „positiv prädikative Wert“ ist davon abhängig, wie viele Menschen wirklich Genmaterial in sich tragen. Je weniger das sind, desto höher ist der Anteil falscher Testergebnisse. Kritiker des PCR-Tests schätzen, dass ca. 80% aller PCR-Tests falsch sind.

 

Links:

Einer der besten, aber doch recht schwer zu lesenden Artikel findet sich hier:
https://telegra.ph/CoronaFakten-widerlegt-die-deutsche-Presse-Agentur-in-Bezug-auf-Corona—Teil-1-11-04

 

Ein kritischer Film über den PCR-Test findet sich hier:
https://www.youtube.com/watch?v=CeQZDMuZIS8