So veränderte der Drosten-Test den Verlauf der Corona-Pandemie in Deutschland [Kurzfassung]

In Rekordzeit entwickelten Forscherïnnen der Berliner Charité den ersten Corona-PCR-Test. Ihretwegen verlief die Pandemie in Deutschland anfangs harmloser als in anderen Ländern. Dennoch wurden sie angefeindet.

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Ein Mann in weißem Kittel sitzt im Labor vor einem langen Tisch mit Laborutensilien und Werkzeugen.

Dies ist die Kurzfassung der Geschichte einer außergewöhnlichen Forschungsleistung. Ausführlich haben wir sie hier aufgeschrieben.

Die Welt reibt sich die Augen, wenn sie die Corona-Zahlen in Deutschland sieht. Im Spätherbst 2021 führt die Bundesrepublik die Liste der Länder mit den höchsten Infektionszahlen weltweit an. Dabei ist Deutschland so viel besser als viele vergleichbare Länder in die Corona-Pandemie gestartet. Und das liegt auch an einer Forschungsleistung aus Berlin.

„Kommt SARS zurück?“ Das ist eine Frage, die Victor Corman am Silvesterabend 2019 umtreibt.

Während eine seiner PCR-Maschinen am Institut für Virologie an der Berliner Charié eine eilige Patientenprobe untersucht, geht der Coronaviren-Experte einer Meldung nach: Die chinesischen Gesundheitsbehörden untersuchen 27 Fälle einer ungewöhnlichen Lungenentzündung in der Millionenstadt Wuhan in Zentralchina. Das hochansteckende SARS-Coronavirus-1 hatte in den Jahren 2002 und 2003 von China aus in einer kleinen Pandemie Menschen in vielen Ländern infiziert – knapp 800 von ihnen starben. Die Symptome ähneln sich.

Einen Test entwickeln für ein unbekanntes Virus

Während die chinesischen Virologïnnen noch rätseln, beginnt Victor Corman sich zu wappnen: Wenn hinter den rätselhaften Lungenentzündungen ein neues SARS-Virus steckt, braucht die Welt so schnell wie möglich einen PCR-Test, um den Erreger nachzuweisen und von anderen zu unterscheiden. Auf seinem Rechner hat Victor Corman Anleitungen für solche SARS-Tests gesammelt, sogenannte PCR-Protokolle.Sie haben Ende 2019 schon einige Jahre auf dem Buckel: Während er auf das Testergebnis wartet, macht der Virologe, was er schon lange vorhatte: „Ich habe meine Datenbanken aktualisiert, meine Virus-Sequenzen sortiert und meinen SARS-Coronavirus-Ordner auf dem Rechner auf den neuesten Stand gebracht.“

Ein Mann in blauer Laborkleidung steht vor eine Backsteinmauer.
Victor Corman leitet das Labor am Institut für Virologie der Charité Berlin. Er hat federführend den PCR-Test für das neue Coronavirus mitentwickelt.

Victor Corman gehört zu den besten Coronavirus-Expertïnnen in Deutschland. Er leitet das Labor an Christian Drostens Institut für Virologie. Das Institut ist die zentrale Anlauf- und Beratungsstelle für Coronaviren in Deutschland, das sogenannte Konsiliarlabor.

Noch bevor Victor Corman weiß, ob in Wuhan tatsächlich ein neues Coronavirus grassiert, beginnt er mit seinem Team unter Hochdruck zu überlegen, wie ein PCR-Test dafür aussehen müsste. Er fragt sich, nach welchen Stellen im Erbgut das Verfahren suchen könnte. Das ist der Auftakt für die Entwicklung des Corman-Drosten-Tests.

PCR-Tests suchen nach den Genabschnitten, die Forscher wie Victor Corman zuvor festgelegt haben, für die sie also die sogenannten Primer entwickelt haben. Sind die gesuchten Abschnitte in einer Probe, vermehrt die Polymerase Kettenreaktion sie so lange, bis sie nachweisbar sind.

In der ersten Januarwoche des Jahres 2020 verdichten sich Hinweise, dass hinter den Lungenentzündungen in Wuhan tatsächlich ein Coronavirus steckt. Corman und seine Kollegïnnen schlagen sich die Nächte um die Ohren. Am 10. Januar die entscheidende Info: Chinesische Forscher stellen ein erstes komplettes SARS-CoV-2-Genom in das Virologenforum Virological.org Das Virus aus Wuhan ist tatsächlich ein Coronavirus. Und es sieht SARS-1 so ähnlich, dass die Weltgesundheitsorganisation (WHO) es SARS-CoV-2 tauft.

Die Berliner Forscherïnnen beginnen den Endspurt.

Damit der Nachweis des neuen Virus wirklich sicher ist, sucht Cormans Test in einem ersten Schritt nach dem Gen für das Hüllprotein des Virus und in einem zweiten nach dem Gen für die RNA-abhängige RNA-Polymerase (RdRp). Beide Bausteine haben sich im Laufe der Evolution kaum verändert.

Trotzdem kann Victor Corman sich nicht sicher sein, dass das Genom aus dem Virology-Forum wirklich repräsentativ ist für das neue SARS-Virus.

Um auch Viren mit Genom-Varianten zu erwischen, greift der Virologe zu einem klassischen Kniff im Primerdesign: Er entwickelt sogenannte degenerierte Primer. Er gestaltet bestimmte Stellen der Primer so, dass sie Virus-Gene trotz kleiner Unterschiede aufspüren. Das soll den PCR-Test flexibler machen. Das Vorgehen ist weltweit üblich, zumal in der Frühphase einer Erkrankungswelle mit einem neuen Erreger.

Der Test erweist sich als sehr empfindlich

Dann steht die Validierung an, der Lackmustest für den Virentest. Da es Proben mit echtem SARS-CoV-2-Virus in diesen frühen Tagen der Pandemie lediglich in China gibt, greift Corman zu einem weiteren Trick: Er baut künstliches Virenerbgut. Dabei hält er sich streng an das Vorbild aus dem Virology-Forum. Dann lässt er seine Primer in Proben suchen, die er immer weiter verdünnt. Der Test erweist sich als sehr sensitiv und findet das Genmaterial sogar, wenn gerade einmal fünf Sequenzschnipsel in einer Probe stecken.

Um sicherzustellen, dass sein Testprotokoll wirklich nur das neue Virus aufspürt, testen die Berliner und Labore in den Niederlanden, Großbritannien, Belgien, Frankreich und Hong Kong ihn mit 200 Proben von Erregern, die ähnliche Symptome hervorrufen – vom einfachen Erkältungsvirus bis zu Grippeviren. Cormans Test ist extrem spezifisch. In keinem Fall schlägt er falschen Alarm.

Fertig nach zwei Wochen – Rekordzeit

Das alles geschieht in gerade einmal knapp zwei Wochen. Am 13. Januar 2020 präsentiert die WHO die Anleitung des Corman-Drosten-Tests auf ihrer Website. Es ist das erste Testprotokoll, um eine Infektion mit dem neuen Virus nachzuweisen, das die WHO empfiehlt. Damit können Medizinerïnnen weltweit das neue Virus erkennen und lernen, wie es funktioniert. Nur dank des Tests lassen sich schnell Infektionsketten nachzeichnen und Superspreader-Events identifizieren.

Fachkollegïnnen sehen im Corman-Drosten-Test eine Meisterleistung nicht nur in handwerklicher Sicht:: „Was mich am meisten beeindruckt, war der Aufwand, mit dem das Team über alle möglichen Kanäle die Informationen über den Test kommuniziert hat“, sagt der australische Virologe Ian Mackay.

Dieser Austausch von Forschungsdaten und -ergebnissen auf dem kurzen Dienstweg ist alles andere als selbstverständlich. Oberstarzt Roman Wölfel vom Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr in München sieht darin einen Akt wissenschaftlicher Selbstlosigkeit. Denn die meisten Forscherïnnen halten ihre Daten bis zur Veröffentlichung in einem Fachmagazin geheim. Nur dann ernten sie die maximalen wissenschaftlichen Meriten.

Eine beige PCR-Maschine mit großem Display. Hinter einer Scheibe sind Röhrchen zu sehen. Im Hintergrund ein Mensch, der von Kopf bis Fuß in einen Gummianzug gepackt ist.
Ein Mitarbeiter in einem PCR-Labor in Xianyou in der südostchinesischen Provinz Fujian im September 2021. Die chinesischen Behörden haben allein in dieser Provinz drei neue Labore wie dieses aufgebaut, um die Testkapazitäten zu erhöhen.

Roman Wölfel kann den Corman-Drosten-Test als erster in der Praxis einsetzen: Als am 27. Januar 2020 ein Mitarbeiter des Autozulieferers Webasto über seltsame Erkältungssymptome klagt, können Ärztïnnen und Mitarbeiterïnnen von Gesundheitsbehörden mit seiner Hilfe das neue Virus nachweisen und den Ausbruch auf 16 Menschen in und um München eingrenzen.

Der Corman-Drosten-Test besteht seinen Praxistest.

Die Fachwelt ist voll des Lobes. Dann tauchen Probleme auf

Auch wenn Mitte Februar so viele Menschen das neue Virus einschleppen, dass der Erreger in Deutschland Fuß fasst, hilft der PCR-Test in den folgenden Wochen, die erste Welle der Pandemie flach zu halten. Deutschland kommt vergleichsweise glimpflich davon.

Trotzdem gerät der Test unter Beschuss: Einerseits von Corona-Skeptikern und Pandemie-Leugnern, wie Wolfgang Wodarg (Details dazu in der Langfassung dieses Textes). Andererseits berichten ab Ende Februar verschiedene Teams, dass die erste Stufe, die nach dem Gen für das Hüllprotein sucht, sehr gut arbeite. Die zweite Stufe mit dem RdRp-Primer aber sei weniger empfindlich als andere Tests.

Oft liefern PCR-Tests schwache Ergebnisse, wenn bei der Probennahme Fehler gemacht werden, wenn der Abstrich zum falschen Zeitpunkt im Verlauf der Erkrankung geschieht oder wenn beim Transport der Proben etwas schief läuft. Doch es zeigt sich: Das ist ein spezifisches Problem des Corman-Drosten-Tests.

Ein Team von 46 Autorïnnen um Chantal Vogels von der Yale School of Public Health in New Haven, Connecticut, schreibt, die Bestätigungsstufe sei bei geringen Virusmengen unzuverlässig. Die Forscherin vermutet – wie andere Forscherïnnen unabhängig von ihr –, es war gar nicht nötig, einen degenerierten Primer einzusetzen.

Diesen Verdacht kann eine deutsche Forschergruppe um den Virologen Maximilian Münchhoff von der Universität München experimentell bestätigen. Münchhoff baut an den Stellen in der Primersequenz, die Victor Corman absichtlich flexibel besetzt hat, exakt die Basen aus der ersten Virussequenz aus Wuhan ein.. Und tatsächlich: Münchhoffs RdRp-Primer erweist sich als ebenso empfindlich wie andere.

Kleiner Fehler, kleine Folgen

Haben all die Kritiker, Corona-Skeptiker und Pandemie_Leugner doch Recht gehabt, der Drosten-Test – immerhin von der WHO empfohlen und weltweit eingesetzt – sei viel zu ungenau? Wie schwerwiegend war diese Ungenauigkeit? Das könne niemand beziffern, sagt Maximilian Münchhoff, der Referent des „Nationalen Forschungsnetzwerks COVID-19 task force“ des Bundesforschungsministeriums (BMBF) ist. Um gleich hinzuzufügen: „Wenn es überhaupt einen Schaden gab, dürfte er sich in Grenzen halten.“ Denn der RdRp-Primer war ja nur zur Bestätigung gedacht, um die Genauigkeit des Tests zu erhöhen.

Ein rundes Virus, bei dem verschiedene Bestandteile mit unterschiedlichen Farben eingefärbt sind.
Das SARS-Coronavirus 2 unter dem Elektronenmikroskop. Die Fachleute am National Institute for Allergies and Infectious Diseases haben die Spike-Proteine bordeauxfarben, die Hülle in rosa und die Nukleocapside orange eingefärbt.

So sieht es auch Chantal Vogels: Mit dem Test auf das Hüllprotein erwische man sehr wahrscheinlich alle Fälle, während man mit dem Test auf das RdRp-Gen einige schwach positive übersehe. „Das sollte kein Problem sein, wenn man die beiden zusammen verwendet.“ Der Mikrobiologe Stephan Ölschläger vom Hamburger Testhersteller Altona Diagnostics ergänzt: „Kein Labor würde ein widersprüchliches Testergebnis als negativ durchwinken. Wann immer ein Test so ein Ergebnis liefert, untersucht man diese Probe noch einmal mit einem anderen Testprotokoll.“

Für den Virologen Ian Mackay von der University of Queensland ist das ganze RdRp-Problem im Gegenteil ein Beispiel guter wissenschaftlicher Praxis: Auch wenn das Corona-Skeptiker offenbar nicht verstünden – genau so funktionierten Wissenschaft und Forschung: „Klingt ziemlich gut gelöst. Wissenschaft bei der Arbeit!“

Hinzu kommt: Die komplexen Testprotokolle, die zu Beginn der Pandemie an Institutionen wie der Charité in Berlin, an den CDC in den USA, in Hong Kong und in China entwickelt wurden, waren Pioniertests, um überhaupt Werkzeuge gegen das neue Virus zu haben. „In einigen Fällen hat dieser Test die ersten Anzeichen für das Eindringen von SARS-CoV-2 in ein Land aufgedeckt“, sagt Ian Mackay, der australische Virologe. Mit dem Corman-Drosten-Test und anderen wie diesem hätten ganze Nationen die Möglichkeit erhalten, zu planen, schnell zu reagieren und Leben zu retten.

Der Test der Charité war immer nur für den Übergang gedacht

Diese Protokolle waren von Anfang an nur für den Übergang gedacht, bis kommerzielle Hersteller eigene Tests für Maschinen mit riesigem Durchsatz auf den Markt brachten. Die Zeit dafür verschafften den Herstellern die Pioniertests. Daher haben die Forscherïnnen der Charité ihr Protokoll gar nicht mehr angepasst. Massentests hätten die aufwändigen Pioniertests gar nicht bewältigen können. Dafür sind kommerzielle Systeme in großen Laboren mit vollautomatisierten Roboterstraßen nötig.

„Das ursprüngliche Corman-Drosten-Protokoll war eine Meisterleistung in der Kürze der Zeit und hat es ermöglicht, in hochspezialisierten Zentren Diagnostik zu betreiben“, sagt Maximilian Münchhoff.

Diesen Artikel hat der WPK-Recherchefonds zur Corona-Berichterstattung möglich gemacht.

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