Corona-Tests schneller durchführen

Dr. Matthias Täufer aus dem Lehrgebiet Analysis von der FernUniversität in Hagen forscht an nicht-adaptiven Pooltests, um Corona-Tests schneller durchzuführen. Seine Arbeit betrifft die Theorie hinter Pooltests, wie sich mit möglichst wenigen Tests Infizierte unter einer möglichst großen Gruppe von Personen finden lassen.

Nicht-adaptive Verfahren sparen Ressourcen

Pooltests sind ein medizinisches Testverfahren. Derzeit testen die Labore die Corona-Proben entweder einzeln oder nach dem adaptiven Verfahren. Bei dem sogenannten Mehrstufen-Verfahren, testet man zuerst Untergruppen von Leuten in Pools. Wenn ein „Pool“ positiv ist, werden die Proben im zweiten Schritt nochmal einzeln getestet. So untersucht beispielsweise auch das Deutsche Rote Kreuz seine Blutspenden nach Krankheiten. Bei jeder Blutspende nimmt das medizinische Personal eine Extra-Probe, diese werden mit dem adaptiven Verfahren nach Krankheitserregern wie HIV untersucht. Hier ist der Zeitfaktor aber nicht so entscheidend wie beim Coronavirus.

Nicht-adaptive Strategien können die Testkapazität für COVID-19 ohne Einbußen bei der Erkennungszeit erhöhen. Das Testergebnis sollte bei Corona-Infizierten möglichst schnell feststehen, damit sie keine weiteren Personen anstecken. „Beim Einschrittverfahren werden die Proben in „Pools“ geschickt gemischt und aufgeteilt, mit hoher Wahrscheinlichkeit findet man die Infizierten und das spart Ressourcen und Zeit“, erklärt Dr. Matthias Täufer.

Der Wissenschaftler hat bereits 2016 am Thema geforscht. „Ich habe die Forschungen aber schnell wieder in die Schublade gelegt, da ich dachte – es gibt momentan keine Anwendung dafür. Corona hat mich wieder auf Idee gebracht daran weiter zu forschen“.

Corona-Proben im Mehrstufen-Verfahren untersucht

Bei Corona-Tests gibt es die Unterscheidung von zwei Motivationen, warum ein Test durchgeführt wird. Bei den diagnostischen Tests gibt es einen sehr begründeten Verdacht zum Beispiel auf eine Corona-Infektion. Hier ist ein Einzeltest nötig, da Pooltests in diesen Fällen keinen Sinn machen. Pooltests im Einschrittverfahren machen Sinn, wenn eine große Gruppe ohne Verdacht getestet wird, zum Beispiel Reiserückkehrinnen und Reiserückkehrer, Beschäftigte vor TV-Drehs oder Fußballteams.

Hier wäre ein Einschrittverfahren effektiver, da personelle Ressourcen sowie Zeit gespart werden. Der Arbeitsprozess in den Laboren gestaltet sich dann linearer. Die Proben kommen rein und es gibt nur eine Stelle, wo die Proben in einem „Pool“ gemischt werden. Die Zusammenstellung der Pools erfolgt hierbei nach einem komplizierten mathematischen Verfahren. „Dafür gibt es Roboter, die bereits in vielen Laboren eingesetzt werden“, schildert Täufer. Danach können die Ergebnisse ausgelesen werden ohne, dass die Proben nochmal in den Kühlschrank müssen und danach nochmal einzeln untersucht werden müssen.

Sind Einschrittverfahren anfälliger für Fehler?

Beim Einschrittverfahren lässt sich die Fehlerquote sehr weit runterdrücken, jedoch nicht ganz auf null. „Jedes Testverfahren hat Fehler“, sagt der Wissenschaftler. Das Einschrittverfahren identifiziert nicht sicher Infizierte, sondern sehr verdächtige Proben. Die Fehlerquote lässt sich gut kontrollieren zum Beispiel durch die Poolgröße oder man kann fehlerkorrigierende Algorithmen anwenden. „Daher können Pooltests auch unter Umständen Testverfahren sicherer machen.“

Methode für mögliche Pandemien in der Zukunft

„In dieser Pandemie wird das Einschrittverfahren keinen Durchbruch erleben. Die Labore haben in dieser Phase keine Zeit sich neu zu strukturieren“, schildert Täufer. Dennoch forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit am Einschrittverfahren, denn sie könnten zukünftig bei eventuell noch folgenden Pandemien zum Einsatz kommen.
So könnten Gruppen wie Reiserückkehrerinnen und Reiserückkehrer, Personal im Gesundheitssektor oder Flugpassagiere effektiver und schneller getestet werden. Dabei muss aber eine gewisse Logistik und genug Kapazität für die Diagnostik (diagnostische Tests) vorhanden sein.