Neue und sich entwickelnde Atemwegsviren: Das Testdesign ist wichtig

Grippeviren und SARS-CoV-2 stellen eine ständige Herausforderung für die öffentliche Gesundheit dar, vor allem, weil sie sich schnell und oft weiterentwickeln. Um Ärzte dabei zu unterstützen, die Ausbreitung dieser Viren zu begrenzen, muss die diagnostische Technologie die genetische Entwicklung berücksichtigen. Tests unterscheiden sich jedoch in ihrer Fähigkeit, neue Varianten nachzuweisen. Lassen Sie uns die jüngsten epidemiologischen Daten durchgehen und diagnostische Herausforderungen und Lösungen untersuchen.  

Ausbreitung saisonaler Atemwegserkrankungen

Daten der World Health Organization (WHO) zeigen, dass COVID-19-Fälle ihren Höhepunkt erreichten, als neue Varianten auftauchten, insbesondere die Omicron-Variante, die zu Beginn von 2022 und zu Beginn von 2023 einen Anstieg verursachte. Von Mitte 2023 bis 2024 sanken die wöchentlichen COVID-19-Fälle, aber die WHO erhält immer noch Berichte über mehr als Hunderttausende von Fällen pro Woche.¹

In den Vereinigten Staaten folgten die Krankenhauseinweisungen aufgrund von COVID-19 diesen globalen Trends, wie Daten der Centers for Disease Control and Prevention (CDC) zeigen. Große Spitzenwerte traten Anfang 2021 und Anfang 2022 auf. Doch die Zahlen gingen dank Impfungen und anderen Gesundheitsmaßnahmen 2023 und Anfang 2024 zurück.²

Während der Saison 2023/2024 in Europa war Influenza das häufigste Atemwegsvirus, gefolgt vom respiratorischen Synzytialvirus (RSV) und SARS-CoV-2. Die Grippefälle erreichten Ende 2023 ihren Höhepunkt, wobei Influenza A (H3) und Influenza A (H1N1)pdm09 die Haupttypen waren.³ Dieser Trend fand auch weltweit statt, wobei Influenza-A-Subtypen am häufigsten erkannt wurden.⁴

In den Vereinigten Staaten war die Grippesaison 2023/2024 mäßig und die meisten positiven Grippetests zeigten Influenza A (H3).⁵ Australien hatte ähnliche Trends mit hoher Grippeaktivität Anfang 2020, Mitte 2022, Anfang 2023 und Anfang 2024. Influenza A (H3) und Influenza A (H1N1)pdm09 traten am häufigsten auf.⁶

Virusgendrift und ihre Auswirkungen auf Tests

Neue Studien im Journal of Clinical Microbiology und im Journal of Pathology, Microbiology, and Immunology haben gezeigt, dass neue Stämme von Influenza A mit Mutationen im Matrix-Gen zu falsch-negativen Ergebnissen bei Tests führen können, die sich auf ein einziges Genziel verlassen. Eine Studie von Landry und Owen (2022) ergab zum Beispiel, dass ein Influenza-A-H1N1-Stamm dem Nachweis durch Tests entging, die nur auf das Matrix-Gen abzielten.⁹ Dies zeigt die Notwendigkeit mehrerer Genziele in molekularen Tests.

Die genetische Evolution of SARS-CoV-2

SARS-CoV-2 hat sich schnell entwickelt, insbesondere mit der Omicron-Variante und ihren Subtypen, was die diagnostische Genauigkeit herausfordert. Daten von den CDC zeigen signifikante genetische Veränderungen gegenüber dem ursprünglichen Stamm.¹² Diese Abweichung kann die Sensitivität von diagnostischen Tests beeinflussen, was fortlaufende Aktualisierungen und Testvalidierung erfordert.

Analyse der diagnostischen Technologie

In einer Studie von Jorgensen et al.¹⁰ zeigten einige kommerziell erhältliche Tests falsch negative Ergebnisse aufgrund von Veränderungen der Matrix-Gensequenz von Influenza A H3N2. Die Studie hob hervor, dass neue zirkulierende Virusstämme einen Rückgang der Testleistung verursachen können, wenn Tests nicht so konzipiert sind, dass sie widerstandsfähig gegen Mutationen sind.¹⁰

Die diagnostischen Tests von Cepheid handhaben virale Gendrift gut, da sie Primer und Sonden verwenden, die auf mehrere Influenzagene abzielen, einschließlich Matrix-Gen-Ziele sowohl von humanen als auch von Vogelgrippe-A-Stämmen. Diese Zielredundanz ermöglichte es dem Cepheid Multiplextest für Influenza A, Influenza B, RSV und SARS-CoV-2, den von Jorgensen berichteten Mutationen standzuhalten, was in der Vergleichsstudie keine falsch negativen Ergebnisse ergab.¹⁰

Diese Designstrategie mit mehreren Testzielen bietet eine breite Stammabdeckung und reduziert die Auswirkungen genetischer Mutationen. Diese Attribute sind für die zukünftige Vorbereitung auf Pandemien unerlässlich. Ein Testdesign mit mehreren Zielen kann den genauen Nachweis verschiedener viraler Subtypen ermöglichen. Jüngste Daten aus In-silico-Analysen unter Verwendung der Sequenzdatenbank der Global Initiative on Sharing All Influenza Data (GSAID) zeigen, dass Cepheid-Tests eine Sequenzähnlichkeit von über 96 % mit allen getesteten humanen und Vogel-Influenza-A-Stämmen aufrechterhielten, was die jüngsten Gendrifts effektiv abdeckt.¹¹

Die Bedeutung von Schnelltests

Eine im Journal of Clinical Virology 2018 von Pedersen et al. veröffentlichte Studie zeigte die Vorteile von Schnelltests auf Grippe und RSV auf. Point-of-Care-Tests (POCT) für diese Viren können die Zeit, die benötigt wird, um Ergebnisse zu erzielen, von 5,2 Stunden mit Labortests auf nur 20 Minuten reduzieren. Diese kurze Laufzeit ist entscheidend wichtig. Ohne POCT teilten sich 70 % der viruspositiven Patient/innen Zimmer mit virusnegativen Patient/innen und 27 % der viruspositiven Patient/innen erhielten unnötige Antibiotika.⁷ Schnelltests helfen sicherzustellen, dass die Patient/innen schnell die richtige Behandlung erhalten, wodurch die Ausbreitung von Infektionen reduziert wird.

Änderung der Leistung von SARS-CoV-2 Antigen-Schnelltests

Studien im Journal of Clinical Microbiology haben die Sensitivität von Antigen-Schnelltests auf SARS-CoV-2-Varianten, einschließlich Omicron und Delta, untersucht. Diese Studien ergaben, dass einige Antigen-Schnelltests zwar wirksam bleiben, andere jedoch eine reduzierte Sensitivität aufweisen.¹⁴

Der Wert von Multiplex-Tests

RSV, Influenza und SARS-CoV-2 zirkulieren gleichzeitig und weisen viele ähnliche Anzeichen und Symptome auf, was Multiplextests unerlässlich macht. Diese Tests können mehrere Viren gleichzeitig nachweisen und so schnelle, definitive Diagnosen ermöglichen. Diese Tests helfen Ärzten auch bei der angemessenen Gruppierung stationärer Patient/innen und der Verschreibung der richtigen antiviralen Behandlungen.

Cepheids SARS-CoV-2-Surveillance

Der Ansatz von Cepheid für SARS-CoV-2-Tests zielt auf mehrere Gene ab, einschließlich der Gene RdRP, E und N2. Diese Strategie gewährleistet eine hohe Inklusivität über virale Varianten hinweg, wobei In-silico-Analysen keine falsch negativen Ergebnisse für neue oder zirkulierende Varianten vorhersagen.¹³

Qualitätstestdesign, bei dem Patient/innen versorgt werden

Die GeneXpert®-Plattform von Cepheid bietet bedarfsbasierte PCR-Tests in Krankenhauslaboren und patientennahen Umgebungen überall dort, wo Tests durchgeführt werden, mit einer Leistung, die chargenbasierten Laborsystemen entspricht. Dies ermöglicht eine zeitnahe und genaue Diagnose von Atemwegsviren, einschließlich Influenza A, Influenza B, RSV und SARS-CoV-2.^{15, 16, 17}

Das Testdesign, das sich auf mehrere genetische Ziele und eine breite Abdeckung von Stämmen konzentriert, reduziert die Auswirkungen von Gendrift und erhöht die Genauigkeit. Während Atemwegsviren sich weiterentwickeln, wird sich die Qualität des molekularen Testdesigns wahrscheinlich weiterhin als treibende Kraft bei der klinischen Entscheidungsfindung und den Auswirkungen auf die Patient/innen herausstellen.