Neue Nachweismethode Was taugen die Corona-Atemtests?

Forscher haben ein neues Testverfahren zum Nachweis des Coronavirus entwickelt: Atemtests zeigen nach 15 Minuten ein Ergebnis. Doch zum Einsatz vor Großveranstaltungen eignen sie sich (noch) nicht.
Pflegepersonal auf einer Intensivstation mit Covid-19-Patienten in der Schweiz: Wie können wir die Pandemie stoppen?

Pflegepersonal auf einer Intensivstation mit Covid-19-Patienten in der Schweiz: Wie können wir die Pandemie stoppen?

Foto: Gaetan Bally / dpa

Corona-Tests sind bisher eher unangenehm: Ein Abstrichtupfer wird tief in den Rachen eingeführt, manchmal sogar durch die Nase. Das ist vor allem für viele Kinder schlimm, doch auch Erwachsene kämpfen oft mit einem Würgereiz. Seit einiger Zeit wird daher an anderen Tests geforscht, die leichter durchzuführen und vor allem angenehmer sind. Forscher des Klinikums Dortmund und der Universität Edinburgh haben nun untersucht, inwiefern die Atemluft als Probenmaterial für einen Infektionsnachweis geeignet ist.

Bei Atemtests denkt man erst einmal an die kleinen Geräte, die die Polizei bei Verkehrskontrollen gern hervorholt. Einmal kräftig reinpusten und innerhalb von Sekunden erscheint der Promillewert auf dem Display. Die Vorstellung, auf ähnliche Weise auch Corona-Infizierte "aus dem Verkehr" ziehen zu können, klingt verlockend. Immer wieder sind Schnelltests im Gespräch, die beim Einlass vor Konzerten oder Fußballspielen die Superspreader herausfiltern sollen, damit Großveranstaltungen wieder möglich sein können.

Doch ganz so einfach funktionieren die Corona-Atemtests leider nicht. Die beiden Forscherteams haben für ihre Untersuchungen unabhängig voneinander symptomatische Patienten getestet, die wegen eines Corona-Verdachts in der Klinik vorstellig wurden. Diese mussten durch eine wesentlich größere Röhre atmen als die potenziellen Verkehrssünder. Dabei wurde ihnen mit einer einfachen Spritze Atemluft aus der Mundhöhle entnommen und in ein Gerät mit einem sehr komplizierten Namen gegeben: Gaschromatographie-Ionen-Mobilitäts-Spektrometer, kurz GC-IMS. Parallel wurde bei den Patienten auch ein PCR-Test durchgeführt.

Testgerät für Atemproben: Gaschromatographie-Ionen-Mobilitäts-Spektrometer

Testgerät für Atemproben: Gaschromatographie-Ionen-Mobilitäts-Spektrometer

Foto: Frederik Hempel

Von den insgesamt 89 in Edinburgh und Dortmund getesteten Personen war der PCR-Test bei 31 positiv. Die Forscher verglichen die Ergebnisse mit denen der Atemtests: Diese hatten rund 80 Prozent der Infizierten als positiv erkannt. Das heißt, dass etwa sechs Patienten nicht erkannt wurden. Bei einer Großveranstaltung könnte es also sein, dass von 1000 positiven Besuchern rund 200 Infizierte herumlaufen, ohne als solche erkannt zu werden.

Corona-typische Substanzen in der Atemluft

Aus den Ergebnissen wird schnell klar, dass die Atemtests wohl nicht das nächste große Ding in der Pandemiebekämpfung sein werden. Dennoch solle man sie nicht voreilig abschreiben, sagt Olaf Holz, der am Fraunhofer-Institut an nicht-invasiver Atemwegsdiagnostik forscht. "Aus der Studie geht hervor, dass es offenbar Corona-bedingte Veränderungen in der Atemluft gibt, die mit einem sehr sensitiven Verfahren nachweisbar sind." Nun müsse man aber noch an einer sehr viel größeren Anzahl von Patienten herausfinden, wie spezifisch diese Substanzen wirklich für eine Infektion mit Sars-CoV-2 seien. Vor allem müsse der in der Studie vorgeschlagene Algorithmus zur Erkennung einer Infektion in weiteren Patienten validiert werden.

Das sieht auch Bernhard Schaaf, einer der Studienautoren, so. "In unserer Studie wollten wir erst mal schauen, ob ein Atemtest bei Sars-CoV-2 überhaupt möglich ist", sagt Schaaf, Direktor des Klinikums Dortmund. "Und das ist er, wir müssen jetzt nur noch herausfinden, auf welche Stoffe der Test anspringt."

Denn der Atemtest funktioniert ganz anders als die bisherigen Testverfahren. Zur Erinnerung: PCR- und Antigentests suchen nach dem Virus selbst, genauer gesagt nach seinen Proteinen. Antikörpertests wiederum suchen nach spezifischen Antikörpern, die vom Körper gegen das Virus gebildet wurden. Der Atemtest hingegen will gar nicht das Virus selbst finden, auch nicht in Aerosolen, wie man zunächst vermuten mag. Er misst die körperliche Reaktion auf die Infektion.

"Wenn ein Mensch infiziert ist, reagiert sein Körper darauf", erklärt Schaaf. "Er produziert dann gewisse Stoffe, die unter anderem mit der Atemluft ausgestoßen werden." Der Test untersuche die Atemprobe auf eine Kombination aus unterschiedlichen Stoffen, die typischerweise als Reaktion auf eine Corona-Infektion gebildet würden. "Man kann quasi in der Atemluft riechen, was der Körper mit dem Virus macht", sagt er. "Etwa dass der Stoffwechsel umgestellt wurde."

Die nächste Pandemie kommt bestimmt

In der Studie  heißt es, es seien bestimmte Aldehyde, Ketone und Methanol identifiziert worden, die bei einer Infektion mit Covid-19 typischerweise gebildet werden. "Das Gerät berechnet, in welcher Konzentration diese Substanzen in der Atemprobe vorhanden sind und kann so Covid-19 von anderen Viruserkrankungen unterscheiden", sagt Schaaf. "Doch für aussagekräftige Ergebnisse fehlt es noch an Probanden. Wir müssen das erst an viel mehr Patienten testen." Daher sei man noch sehr weit davon entfernt, sich mit dem Gerät vor ein Fußballstadion zu stellen.

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Auch die Firma Braun forscht an Atemtests für Covid-19. Seit Ende September läuft eine Machbarkeitsstudie  in München. In dieser Studie sollen einer Sprecherin zufolge Atemgasproben von insgesamt 100 Teilnehmern untersucht werden, die Symptome einer Atemwegserkrankung aufweisen. Von ihnen liegen auch PCR-Testergebnisse vor. Die Ergebnisse sollen dann verglichen werden, um grundsätzlich eine erste Aussage treffen zu können, ob mithilfe der von Braun eingesetzten Technologie überhaupt spezifische Unterschiede in den jeweiligen Atemgasproben auffindbar sind. Ergebnisse liegen der Sprecherin zufolge noch nicht vor.

Der Fraunhofer-Experte Holz erklärt, warum man bei der Atemdiagnostik unter Umständen auf besondere Probleme stößt: "Unsere Atemluft wird durch viele Faktoren beeinträchtigt, wie etwa unserer Umwelt oder unserem Lifestyle", sagt er. "Darmbakterien produzieren zum Beispiel eine Vielzahl von Substanzen, die über die Atemluft abgegeben werden. Somit kann eine Probe dann auch durch die Ernährung verändert werden."

Dennoch gebe die Studie erste Hinweise darauf, dass in der Atemprobe Corona-spezifische Veränderungen auftreten können. "Aber es ist noch sehr viel Arbeit zu tun, vielleicht so viel, dass wir in dieser Pandemie nichts mehr davon haben werden", sagt Holz. "Aber die nächste Pandemie wird kommen, und dann sind wir schon ein Stück weiter."

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