Ist ein Coronavirus-Alkoholtest möglich?

Das Einzige, was so frustrierend sein kann wie das Warten darauf, herauszufinden, ob man positiv auf das Coronavirus getestet wurde – ein Vorgang, der Tage dauern kann –, ist möglicherweise, den Test überhaupt zu überstehen. Beim häufigsten COVID-19- Test wird ein langer Tupfer in Ihr Nasenloch gesteckt, um Sekrete aus der Rückseite Ihrer Nase und Ihres Rachens aufzufangen – nicht gerade ein angenehmes Gefühl. Aber Forscher sind dabei, einfachere Methoden zu entwickeln. Das könnte so sein, als würde man den Atem auf Alkoholkonsum testen.

„Es ist die Idee, dass man COVID-Atem hat“, sagt Dr. Makeda Robinson, Forscherin für Infektionskrankheiten an der Stanford University, gegenüber Verywell. „Es wurde bereits gezeigt, dass Viren und mit Viren infizierte Zellen diese flüchtigen organischen Verbindungen oder VOCs in die Atemluft abgeben können.“

Forscher haben eine kleine frühe Studie zu einem Alkoholtester-ähnlichen Gerät entwickelt und durchgeführt, um das Vorhandensein von SARS-CoV-2, dem Virus, das COVID-19 verursacht, schnell zu erkennen. Die Ergebnisse wurden kürzlich in ACS Nano veröffentlicht , einer Publikation der American Chemical Society. 1

Wie es funktioniert

Das Gerät verfügt über einen Sensor aus Nanomaterialien, die mit VOC-empfindlichen Molekülen verknüpft sind. Wenn VOCs aus der Atemluft mit dem Sensor interagieren, ändert sich der elektrische Widerstand und es entsteht ein Muster. Die Forscher nutzten maschinelles Lernen, um den Sensor darauf zu trainieren, wichtige Unterschiede in der Ausatemluft zu erkennen und anhand der elektrischen Widerstandssignale eine mögliche COVID-19-Signatur zu identifizieren. 

Um den Sensor darauf zu trainieren, die mögliche COVID-19-Signatur zu erkennen, rekrutierten die Forscher drei Gruppen: 49 Patienten mit bestätigtem COVID-19, 58 gesunde Personen und 33 Patienten mit einer nicht-COVID-Lungeninfektion. Jeder Teilnehmer blies für ein paar Sekunden in den Prototyp hinein. Als nächstes mussten die Forscher feststellen, ob die potenzielle COVID-Signatur des Prototyps korrekt war, also testeten sie das Gerät an einer kleineren Anzahl der 140 Teilnehmer.

Ist es genau?

Bei der Unterscheidung von COVID-19-Fällen aus der Kontrollgruppe gesunder Personen war das Gerät zu 76 % genau. Der Sensor unterschied mit einer Genauigkeit von 95 % zwischen Personen mit COVID-19 und solchen, bei denen eine andere Art von Lungeninfektion diagnostiziert wurde, und zwischen genesenen und erkrankten COVID-19-Patienten mit einer Genauigkeit von 88 %. 1

„Es liegt alles genau auf der linken Seite der Entwicklungskurve“, sagt Farley Cleghorn, MD, MPH , Epidemiologe und globaler Gesundheitsleiter bei Palladium, gegenüber Verywell. „Es ist der erste Bericht. Und obwohl es einige vielversprechende Daten zeigt, sagen sogar die Autoren selbst, dass wir eine größere Studie brauchen.“

Der Test war bei der Bestimmung zwischen einer COVID-19-Infektion und gesunden Probanden am wenigsten genau. Die Studie verzeichnete eine Reihe falsch positiver Ergebnisse, die zu einer Zunahme der Inanspruchnahme von Gesundheitsleistungen führen und unnötig zur Überlastung beitragen können, sagt Robinson. Aber falsch positive Ergebnisse sind möglicherweise weniger besorgniserregend als vermisste Infizierte.

„Wenn jemand unwissentlich an [COVID-19] erkrankt ist und in ein Flugzeug steigt oder wieder zur Arbeit geht, setzt man viele Menschen damit aus“, sagt Robinson.

Der Test kann helfen, Verbesserungen einzuschätzen

Robinson sagt, sie sei besonders fasziniert von der Tatsache, dass der Sensor bis zu einem gewissen Grad zwischen Patienten, die an COVID-19 erkrankt waren, und solchen, die sich erholt hatten, unterscheiden konnte.

„Es könnte uns möglicherweise mehr darüber sagen, wie sich Menschen im Laufe der Zeit verbessern oder nicht verbessern“, sagt sie. „Es ist nicht sicher, ob es das schaffen könnte, aber ich denke, die Möglichkeit besteht.“

Eine Einschränkung der anfänglichen Forschung besteht darin, dass sie viele Faktoren wie Alter, Geschlecht, ethnische Zugehörigkeit, Komorbiditäten und sogar den Ort, an dem der Test durchgeführt wird, nicht berücksichtigt. „Dies ist eine so kleine Studie, die in Wuhan, China, durchgeführt wurde – also an einer eher homogenen Patientenpopulation“, sagt Robinson. „Wir wissen nicht, ob der COVID-19-Atem in dieser Region ähnlich sein wird wie in anderen.“

Der Sensor kann jedoch möglicherweise so trainiert werden, dass er diese Faktoren berücksichtigt. „Ich denke, das ist wirklich das Versprechen des maschinellen Lernens“, sagt Robinson. „Wir können uns weiterentwickeln. Dieser Test kann mit der Zeit tatsächlich immer besser werden.“

Eine willkommene Alternative zu Tupfern

Es besteht weiterhin Bedarf an besseren Testmethoden für SARS-CoV-2, insbesondere an Optionen, die weniger invasiv sind als der gefürchtete Nasopharyngealabstrich.

„Es ist sehr unangenehm“, sagt Rebecca Wurtz, MD, MPH , außerordentliche Professorin an der School of Public Health der University of Minnesota, gegenüber Verywell. „Wenn es wirklich richtig ist, soll man den Tupfer ganz nach hinten schieben und dann fünfmal hin und her schwenken.“ 

Wurtz sagt, sie habe dazu keine Studien gesehen, vermutet jedoch, dass bei der Entnahme ein Benutzerfehler vorliegt, insbesondere bei bestimmten Teststandorten, bei denen man den Abstrich tatsächlich selbst durchführt. „Ich denke, dass viele Labortechniker, Krankenschwestern und andere Menschen, die selbst in einer kontrollierten Umgebung Proben entnehmen, Angst haben, den Abstrichtupfer ganz nach hinten zu schieben und so Unbehagen zu verursachen“, sagt sie.

Die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) hat eine Notfallzulassung (EAU) für 230 COVID-19-Tests erteilt, darunter 186 molekulare, 40 Antikörper- und 4 Antigentests. Der in der Entwicklung befindliche Atemtest fällt in keine dieser Kategorien. 2

„Es gab eine Art zweite Welle“, sagt Robinson über das Testen von Innovationen. „Wir haben mehr Informationen darüber erhalten, dass verschiedene Probentypen tatsächlich ähnliche Genauigkeiten aufweisen können. Und jetzt fragen wir uns sozusagen: ‚Ist das der beste und einzige Weg?‘“ 

Die Probenentnahme ist nur die halbe Miete. Obwohl neue und innovative Labormethoden in Arbeit sind, ist der Goldstandard für diese Pandemie der Test der Reverse-Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion (RT-qPCR). Laut FDA ist PCR ein komplexer und zeitaufwändiger Prozess, bei dem Chemikalien und Maschinen in einem Labor zum Einsatz kommen. 3 Vor Beginn der Tests müssen die Proben an ein geeignetes Labor geschickt werden, wo sie oft in einer Warteschlange warten. 

Cleghorn sagt, Labore seien lediglich gesichert. Er sei vor etwa einem Monat zu einer kostenlosen COVID-19-Teststelle gegangen, erzählt er Verywell. Die Bearbeitungszeit für die Ergebnisse an diesem Standort betrug etwa 10 Tage. In dieser Zeit, sagt er, könnte den Menschen „das Zeitfenster fehlen, um alle richtigen epidemiologischen Kontrollmaßnahmen zu ergreifen, die erforderlich sind, wenn jemand entweder positiv auf das Coronavirus getestet wurde oder exponiert wurde.“

Die langen Bearbeitungszeiten für Ergebnisse sind für Experten besorgniserregend, insbesondere da die Test-Positivitätsraten vielerorts in den USA immer noch hoch sind und die Erkältungs- und Grippesaison bald beginnt. „Wir empfehlen, dass die Positivitätsrate je nach Gerichtsbarkeit weniger als 5 % betragen sollte“, erklärt Cleghorn und verweist auf den von der Weltgesundheitsorganisation im Mai festgelegten COVID-19-Benchmark. 4 „Wir haben etwa 30 Bundesstaaten in den USA, die das nicht erreicht haben.“ 

Diese Statistiken, fügt Cleghorn hinzu, „haben zu einem viel größeren Interesse an anderen Tests geführt.“ Und deshalb wurden enorme, sehr fruchtbare Anstrengungen unternommen, um Antikörpertests, Antigentests und Nicht-PCR-Tests zu entwickeln – alles, was die Belastung, die wir erleben, etwas lindern wird.“

Anwendungsfälle für Atemtests 

Werden wir also in naher Zukunft alle auf „COVID-Atem“ getestet, wenn wir unseren Alltag verbringen? „Der Test selbst ähnelt stark einem Alkoholtester für einen Alkoholtest“, sagt Robinson über den in der Studie genannten Prototyp. „Und Alkohol oder Ethanol ist ein VOC.“

Aufgrund seiner Benutzerfreundlichkeit könnte ein Atemtest ein nützliches Hilfsmittel für das Screening am Eintrittsort sein, fügt Robinson hinzu. Derzeit führen viele Orte wie Schulen, Kliniken und Büros Temperaturkontrollen durch und befragen Einzelpersonen nach Symptomen. „Ich denke, es gibt eine echte Nische für einen diagnostischen Test wie diesen, weil er so wenig zusätzliches Personal erfordert und die Bearbeitungszeit so schnell ist“, sagt sie. „Wir haben bei der Wiedereröffnung der Schulen gesehen, dass es da viel Glück oder Misserfolg gibt.“ 

Hypothetisch könnte ein Alkoholtester der Schulleitung dabei helfen, Schüler genauer und effizienter zu untersuchen. Und auch in Kinos oder bei Sportveranstaltungen könnte ein solcher Test zum Einsatz kommen. „Die Sensitivität und Spezifität müssten verbessert werden“, sagt Wurtz, „aber die Sensitivität und Spezifität der Tests, die wir derzeit haben, sind nicht besonders gut, und der Zeitaufwand und die Verzögerung sind erheblich.“ 

Der Alkoholtester-ähnliche Prototyp verwendet Goldnanopartikel auf seinem Sensor, und für Robinson wirft das einige Fragen auf. „Wie teuer sind diese Tests?“ Sie sagt. „Wie oft müssen diese Sensoren ausgetauscht werden? Können wir einen Test wie diesen auf ein sehr, sehr hohes Niveau skalieren? Ich habe eine Frage, ob das eine nachhaltige Lösung ist.“

Wurtz stimmt zu, dass es noch zu früh ist, um zu sagen, ob wir COVID-19-Alkoholtests durchführen werden, bevor wir zur Schule, zur Arbeit oder zu einem Konzert gehen. „Ich bin nicht allzu begeistert von diesen Dingen“, sagt sie. „Aber als Forschungsgebiet halte ich es für vielversprechend.“

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