Der Ct-Wert bei PCR-Untersuchungen: Mythos und Fakten

 

Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist eine Labormethode, die auf den qualitativen Nachweis von Erregern ausgerichtet ist. Im Rahmen der SARS-CoV-2-Pandemie entstand die Idee, die qualitative in  eine quantitative Methode umzuwandeln: Anhand der nachgewiesenen Nukleinsäure-Menge könne man möglicherweise Informationen über die Kontagiosität einer positiv getesteten Person erhalten.

PROF. DR. MED. RALF IGNATIUS

Bild2In der aktuellen SARS-CoV-2-Pandemie wurden bislang nahezu alle, seit vielen Jahren akzeptierten Qualitätsstandards etablierter, mikrobiologischer Untersuchungsmethoden immer wieder von den Medien, Laien und auch Entscheidungsträgern im Gesundheitsbereich hinterfragt oder in einem bestimmten Interesse anders interpretiert. So entstand u. a. auch die zunächst nachvollziehbare Idee, mittels PCR, einer auf den qualitativen Nachweis von Erregern ausgerichteten Labormethode, anhand der möglicherweise nachgewiesenen Nukleinsäure-Menge die Information zu gewinnen, ob jemand mit einem positiven PCR-Ergebnis (noch) kontagiös, d. h. ansteckend für seine Mitmenschen ist oder nicht. Man wollte also die per se qualitative in eine quantitative Methode umwandeln. Worauf beruht diese Überlegung?

Eine PCR besteht zunächst aus der Extraktion der erregerspezifischen Nukleinsäure (DNA oder RNA), bei einem RNA-haltigen Erreger wie SARS-CoV-2 dann auf einer Transkription der RNA in DNA, und anschließend aus einer zyklischen Vermehrung erregerspezifischer DNA-Fragmente (Amplifikation) bis zu einer DNA-Menge, die ein positives, meist fluoreszierendes Signal ergibt (Detektion). Die Anzahl der hierfür erforderlichen PCR-Zyklen (Cycle threshhold, Ct-Wert) ist im Reaktionsprotokoll ablesbar. Je weniger Zyklen für das Erreichen eines positiven Signals erforderlich sind, desto mehr Nukleinsäure lag im Ausgangmaterial vor. Somit mag es naheliegen, auch aus den gemessenen Ct-Werten Schlussfolgerungen zu ziehen. Warum sollte man das dennoch nur sehr eingeschränkt tun?

Aus PCR-Nachweisen vieler anderer Erreger wissen wir schon lange, dass die PCR-Positivität aufgrund der hohen Sensitivität der Methode nur bedingt eine Aussage über die Kontagiosität der Patienten zulässt. Daher gilt grundsätzlich, dass jemand solange kontagiös ist, wie es die epidemiologische Studienlage für den jeweiligen Erreger gezeigt hat, beispielsweise 48 Stunden nach Sistieren der Symptomatik bei Norovirus- und anderen gastrointestinalen Infektionen. Bei keinem vor SARS-CoV-2 beschriebenen Erreger ist man von diesem Grundprinzip abgewichen und hat z. B. vor der Entisolierung der Patienten eine zweite PCR-Untersuchung und eine Einschätzung des Ct-Werts der durchgeführten Untersuchung gefordert. Warum ist das sinnvoll?

Die Ausgangsmenge der erregerspezifischen Nukleinsäre eines Patienten hängt ganz wesentlich von seinem individuellen Infektionsstadium sowie der Präanalytik der Untersuchung ab. So nimmt die Erregerlast zu Beginn einer jeglichen Infektion zu, erreicht ein Plateau und nimmt dann wieder ab. Daneben wird ein nur flüchtig durchgeführter Rachenabstrich immer weniger SARS-CoV-2-RNA ergeben als ein lege artis durchgeführter nasopharyngealer Abstrich (und vice versa). Bei SARS-CoV-2 kommt hinzu, dass der Erreger sich zunächst im oberen Respirationstrakt vermehrt, anschließend jedoch die hauptsächliche Vermehrung auch im unteren Respirationstrakt stattfinden kann. Das bedeutet, dass eine mittels PCR nachgewiesene, relativ niedrige Erregermenge im oberen Respirationstrakt nicht ausschließt, dass Patienten ggf. erhebliche Erregermengen aus den unteren Atemwegen aushusten.

Dennoch hat das Robert Koch-Institut (RKI) in seinen Bemerkungen zur Interpretation von Laborergebnissen auf seiner Homepage für eine der mittlerweile etablierten PCR-Methoden veröffentlicht, dass bei einem Ct-Wert von ≥ 31 bis 34 wahrscheinlich nicht von vermehrungsfähigem SARS-CoV-2 in der untersuchten Probe auszugehen ist, verweist aber auch hier zu Recht sehr auf die begrenzte Aussagefähigkeit und ursächliche Limitationen wie den großen Einfluss von Infektionsstadium und Präanalytik auf die Interpretation der Ergebnisse.

Leider wurde diese Information relativ unkritisch nun dazu so verstanden und verwendet, dass wir im Labor von Gesundheitsämtern, Einsendern und mittlerweile auch Patienten über den Ct-Wert der jeweiligen PCR-Untersuchungen befragt werden, in der Vorstellung, hiervon im Einzelfall, auch durch Vergleich mit Ct-Werten aus Untersuchungen bei einem anderen Labor, konkret auf die Kontagiosität schließen zu können. Allerdings mit welcher Konsequenz?

Wir im Labor 28 haben im Rahmen einer wissenschaftlichen Auswertung unserer eigenen Daten gesehen, dass bei mehr als 50 % der Kinder ≤ 18 Jahren bei Erstdiagnose (Untersuchungsmaterial trockener Abstrichtupfer aus dem Nasen- und/oder Rachenraum) ein Ct-Wert ≥ 30 vorlag (Abb. 1).

Abbildung 1

Abbildung 1: Altersabhängiger „dual target“ Nachweis des E- bzw. orf1-Gens bei Kindern ≤18 Jahren (n=93) zwischen März und Juni 2020

Bedeutet das, dass diese Kinder zum Zeitpunkt der Diagnostik nicht kontagiös waren, oder die Abstriche evtl. falsch abgenommen wurden, oder bei Kindern evtl. grundsätzlich relativ wenig Virus im Nasopharynxbereich nachweisbar ist? Niemand kann diese Fragen momentan sicher beantworten. Aus all diesen Gründen empfiehlt das RKI auch nur für Bewohner von Altenpflegeeinrichtungen sowie für hospitalisierte Patienten mit Sauerstoffbedürftigkeit die Heranziehung des Ct-Werts als weiteres Kriterium im Rahmen des Entisolierungsmanagements (Abb. 2).

Abbildung 2

Abbildung 2. Robert Koch-Institut, COVID-19-Entlassungskriterien aus der Isolierung, www.rki.de/DE/Content/InfAZ/N/Neuartiges_Coronavirus/Entlassmanagement.html

Sämtliche ambulant geführten Patienten sollten dagegen unabhängig davon, ob initial Symptome oder keine Symptome vorlagen, ohne erneute PCR-Untersuchung entisoliert bzw. aus der Quarantäne entlassen werden. Gemeinsam kann die Pandemiebewältigung nur gelingen, wenn wir unter anderem auf unsinnige Laboruntersuchungen verzichten, und dazu zählen auch Wiederholungsuntersuchungen von ambulanten, PCR-positiven Patienten! Das bedeutet, alle PCR-positiven Patienten sollten in die angeordnete Isolierung gehen (unabhängig vom Ct-Wert der PCR-Untersuchung!) und hieraus nach RKI-Schema entlassen werden.