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Seit den Anfängen der Pandemie suchen Kliniker und Forscher nach Alternativen zu Nasopharynxabstrichen. Während Proben, die aus Tupfern entnommen werden, als Goldstandard für die Erzielung genauer Ergebnisse gelten, erfordern diese Tests mehr Vorräte, bringen Gesundheitspersonal in engeren Kontakt mit potenziell infizierten Personen und sind für Massentests schwer zu skalieren. Speichel wurde als kostengünstige, einfache Alternative vorgeschlagen, aber seine Wirksamkeit und Genauigkeit bleiben Streitpunkte. Obwohl große Universitäten damit begonnen haben, ehrgeizige, auf Speichel basierende Initiativen auf dem Campus in den Vereinigten Staaten einzuführen, haben sich private Unternehmen, die schnelle Diagnosetests für zu Hause entwickeln möchten, von solchen Tools entfernt. Versuche mit speichelbasierten Tests, die im Feld eingesetzt werden, haben zu gemischten Ergebnissen geführt, und es bleibt unbekannt, unter welchen Bedingungen Speichel am nützlichsten ist oder wie er am besten in den bestehenden Testrahmen integriert werden kann.
Wir gingen in den Dschungel, in Dörfer mitten im Wald und in sehr arme Viertel mit mobilen Teams.
—Mathieu Nacher, Université de Guyane
Anne Wyllie, Epidemiologin an der Yale School of Public Health, hat in den letzten zehn Jahren die Verwendung von Speichel als Quelle für genetisches Material untersucht und in jüngerer Zeit die Rolle von Speichel beim Testen auf COVID-19 untersucht. Wyllie hat die aufkommende Literatur während der Pandemie verfolgt, um zu sehen, wie oft Speichel Nasopharynxabstriche übertrifft. In den fast 30 Studien, die sie analysiert hat, „ist es fast die Hälfte“, sagt sie.Um die Wirksamkeit von Speichel selbst zu testen, haben Wyllie und 50 Kollegen ihren eigenen Side-by-Side-Vergleich durchgeführt und kürzlich einen Kommentar im New England Journal of Medicine verfasst, in dem sie über die Ergebnisse berichteten.
Unter 70 Patienten, die mit Verdacht auf COVID-19 in das Yale-New Haven Hospital eingeliefert wurden, enthielten Speichelproben häufig mehr Kopien von SARS-CoV-2 als Abstrichproben, und ein höherer Prozentsatz der Speichelproben war bis zu 10 Tage nach der Erstdiagnose positiv. Bei Anwendung auf 495 Beschäftigte im Gesundheitswesen identifizierten Speicheltests zwei asymptomatischere Fälle als Abstriche, was das Team in seinem Brief zu dem Schluss führte: „Unsere Ergebnisse unterstützen das Potenzial von Speichelproben bei der Diagnose einer SARS-CoV-2-Infektion.“
Zumindest in kontrollierten Gesundheitseinrichtungen scheint Speichel vergleichbar mit Nasopharynxabstrichen zu sein. COVID-19 ist jedoch eine globale Pandemie, und viele der am stärksten betroffenen Gemeinden sind ländlich, arm oder anderweitig unterversorgt. Und diese Bedingungen können beeinflussen, wie gut Speichel-basierte Tests funktionieren.
Ein Kopf-an-Kopf—Vergleich im Dschungel
Französisch—Guayana – ein Gebiet entlang der Ostküste Südamerikas – ist stark von COVID-19 betroffen, wobei bei mehr als 3 Prozent der rund 300,000 Einwohner der Region Infektionen bestätigt wurden. Durch Bootsfahrten hat sich das Virus entlang eines verschlungenen Netzwerks von Flüssen verbreitet, um abgelegene Dörfer im Amazonas-Regenwald zu infizieren. Mathieu Nacher, Epidemiologe an der Université de Guyane in Französisch-Guayana, erzählt dem Wissenschaftler, dass er von der französischen Regierung angesprochen wurde, klinische Studien durchzuführen, einschließlich eines Vergleichs zwischen Tupfern und Speichel, kurz nach dem Höhepunkt des Ausbruchs Anfang Juli.Zwischen dem 27. Juli und dem 10. September sammelten mobile Feldteams Blutproben von 776 Menschen in Französisch-Guayana und reisten „in den Dschungel, in Dörfer mitten im Wald und in sehr arme Gegenden“, um Teilnehmer zu rekrutieren, sagt Nacher.
Indem die Tests direkt ins Feld gebracht wurden, konnten die Forscher die Wirksamkeit dieser Screening-Tools in realen Szenarien bewerten. „Hier kann man wirklich ihren Nutzen sehen“, sagt Wyllie dem Wissenschaftler. Ihre Arbeit hat gezeigt, dass SARS-CoV—2 im Speichel für lange Zeiträume stabil bleibt, selbst bei Raumtemperatur – eine Eigenschaft, die in Probenahmesituationen nützlich ist, in denen die Temperaturregulierung mit einer Prämie verbunden sein kann oder überhaupt nicht.
Nach der Entnahme wurden die Proben kühl gehalten und innerhalb von 24 Stunden zur Verarbeitung in das Krankenhaus in der Hauptstadt Cayenne transportiert. Beide Proben wurden den gleichen Extraktionsprotokollen und dem gleichen PCR-Test unterzogen, um auf das Vorhandensein von drei viralen Genen, N, E und RdRp, zu screenen.
Ich denke, dass die Speichelerkennung tatsächlich repräsentativer dafür ist, wer infektiös ist.
—Carolyn Banister, University of South Carolina
Die Ergebnisse, die am 24. September auf dem Preprint-Server medRxiv veröffentlicht wurden, zeigen, dass unter den 776 Teilnehmern 162 positive Diagnosen von mindestens einer der beiden Methoden erhielten; 76 Fälle von Abstrichen, 10 von Speichel und 76 von Speichel und Abstrichen. Einundsechzig Prozent der Patienten mit COVID-19 berichteten von leichten Symptomen, während 39 Prozent asymptomatisch waren.
Insgesamt waren Speicheltests weniger empfindlich als Nasopharynxabstriche, obwohl sich die Ergebnisse je nach Viruslast einer Person unterschieden. PCRs amplifizieren Zielsequenzen in Zyklen, wobei jeder Zyklus die Menge an genetischem Material aus dem Virus verdoppelt. Je höher die Startkonzentration des Virus ist, desto weniger Zyklen sind erforderlich, um eine Zyklusschwelle (Ct) zu überschreiten. Mediziner verwenden diesen Wert, um zu beurteilen, ob eine Person positiv auf COVID-19 getestet wird.
Wenn die Belastung niedrig war, was bedeutet, dass die Ct-Zahl groß war, stimmten die beiden Methoden häufiger nicht überein. Das liegt daran, dass das Virus mit beiden Methoden bei Menschen, die sich kürzlich infiziert haben, oder bei Menschen, die am Ende ihrer Krankheit getestet wurden, schwieriger zu erkennen ist. Bei asymptomatischen Patienten betrug die Speichelempfindlichkeit im Vergleich zu Abstrichen nur 24 Prozent.
Der Leistungsunterschied zwischen den beiden Methoden variierte auch durch das amplifizierte virale Gen. Der PCR-Test zielte auf alle drei Gene gleichzeitig ab, aber eine Analyse der Daten, die den Nachweis jedes Gens trennten, zeigte, dass das N-Gen, eine Region des Virus, die von den Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten zum Testen empfohlen wurde, am wenigsten zuverlässig war, insbesondere bei niedrigen Viruslasten. Bei symptomatischen Patienten betrug die Übereinstimmung zwischen den beiden Methoden durchschnittlich 77 Prozent, aber als die Forscher Ergebnisse ausschlossen, bei denen das N-Gen nachgewiesen wurde, die E- und RdRp-Gene jedoch nicht, erhöhte sich die Übereinstimmung zwischen Abstrichen und Speichel auf 90 Prozent.
Nacher führt einige seiner Ergebnisse auf die Herausforderungen der Feldprobenahme zurück. In Krankenhäusern geben die Menschen morgens vor dem Essen oder Zähneputzen ihren Speichel ab. „Hier gibt es Leute, die gerade eine Cola getrunken haben“, erzählt er dem Wissenschaftler. Darüber hinaus besuchen Menschen Krankenhäuser nur, wenn ihre Symptome so schlimm werden, dass sie ärztliche Hilfe benötigen, was bedeutet, dass ihre Viruslast im Allgemeinen höher ist.Dennoch sagt Carolyn Banister, eine Pharmakologin an der Universität von South Carolina, die an der Entwicklung des Speicheltests ihrer Schule mitgewirkt hat, dass die Ergebnisse der Studie „einigen Dingen sehr ähnlich sind“, die sie in ihren eigenen Experimenten gefunden hat, einschließlich Diskrepanzen zwischen den beiden Tests, wenn die Viruslast niedrig ist. „Es ist eine Art Vorstudie, weil ihre Anzahl ziemlich niedrig ist“, sagt Banister dem Wissenschaftler. „Aber alle Informationen, die derzeit über COVID veröffentlicht werden, sind etwas vorläufig. Wir müssen die neuen Daten berücksichtigen und neue Erkenntnisse einbeziehen.“
Basierend auf den Ergebnissen der Nacher-Studie haben die französischen Gesundheitsbehörden offiziell erklärt, dass Speicheltests bei symptomatischen Patienten in ganz Frankreich und seinen Gebieten durchgeführt werden können, obwohl Nacher plant, die Wirksamkeit von Speichel bei der Erkennung asymptomatischer Fälle weiter zu untersuchen.
Speichel auf dem College-Campus
Im richtigen Kontext verwendet, kann Speichel immer noch nützlich sein, um sogar asymptomatische Infektionen aufzuspüren. College-Campus in den USA, zum Beispiel, verwenden Speichel-basierte Tests, um Studenten und Mitarbeiter zu screenen.“Der Campus ist eine Hochrisikoumgebung für die Übertragung des Virus, also selbst wenn Sie nicht die traditionellen Symptome haben, werden Sie immer noch als gefährdet angesehen“, sagt Banister. „Deswegen . . . wir wollten sicherstellen, dass College-Studenten, die möglicherweise keine negativen Auswirkungen haben, auch nicht zu unserer stadtweiten Anzahl von Fällen beitragen, indem sie sie verbreiten.“
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Die University of South Carolina in Columbia hat kürzlich damit begonnen, täglich bis zu 1.200 freiwillige Studenten mit Banisters Speicheltest zu testen, in der Hoffnung, unsichtbare Infektionen bei ihren Studenten zu erkennen. Anstatt jede Person einmal zu testen, hat die Universität die Tests wiederholt für Studenten geöffnet, wobei die Ergebnisse innerhalb von 24 Stunden eintreffen. Durch diese Massentests hat die Universität Cluster in Campus-Bruderschaften und Schwesternschaften identifiziert und hat ab heute (9. Oktober) 33 aktive Fälle unter Studenten.
Auch wenn die Tests nicht so empfindlich sind wie Tupfer, ermöglicht die schiere Anzahl und Wiederholung, eine Infektion zu erkennen, die am Vortag möglicherweise übersehen wurde. „Wenn es sich um Personen handelt, die regelmäßig durch eine Klinik kommen, erhalten Sie wahrscheinlich immer noch einige Informationen, auch wenn sie nicht so sensibel arbeiten“, sagt Wyllie. Tests in diesem Maßstab mit Speichel erfordern auch weniger Vorräte, wie die Tupfer und Reagenzien, die während der Pandemie knapp geworden sind, und die Menschen sitzen eher zu wiederholten Tests, wenn sie nur in eine Tasse spucken müssen. Banister rekrutierte auch zwei Studenten, die im selben Haus lebten — einen mit einer bestätigten Diagnose und einen mit dem Risiko, sich mit dem Virus zu infizieren -, um sich paarweise einer täglichen Probenahme für Vergleiche zwischen Tupfern und Speichel zu unterziehen. Sie fand heraus, dass es in den ersten zwei Wochen der Infektion eine „bemerkenswerte“ Übereinstimmung zwischen den im Speichel nachgewiesenen Zykluszahlen und den Nasopharynxabstrichen des positiven Patienten gab (der gefährdete Student wurde nie positiv getestet), was bedeutet, dass Speichel „ist so empfindlich wie der Nasopharynxabstrich“, sagt Banister dem Wissenschaftler.
Am Ende von zwei Wochen divergierten die beiden Proben, wobei die Tupfer noch einige Tage lang Viren nachwiesen. Banister führt diesen Befund nicht auf eine höhere Empfindlichkeit des Tupfertests zurück, sondern auf die Mechanik des menschlichen Körpers: Speichel dreht sich im Mund viel schneller um, während Lunge und Nasenhöhle das Virus länger halten können, was zu positiven Ergebnissen führt, selbst wenn eine Person möglicherweise nicht mehr ansteckend ist.
Wie sich eine positive Diagnose auf die Infektiosität bezieht — und wie Kliniker Ct—Zahlen verwenden sollten, um zu entscheiden, ob jemand unter Quarantäne gestellt werden sollte – ist noch nicht klar. Der nächste Schritt, da sind sich alle drei Forscher einig, wird sein, diesen Fragen nachzugehen. Basierend auf ihren vorläufigen Ergebnissen sagt Banister: „Ich denke, dass der Speichelnachweis tatsächlich repräsentativer dafür ist, wer ansteckend ist.“