# Logistik für Corona-Tests zu Hause mittels Post

Simon Anders*, ZMBH, Universität Heidelberg
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November 2020

\* Für weitere Autoren, siehe Ende

## Übersicht

Um die Pandemie einzudämmen, ist es wichtig, Personen unkompliziert, schnell und kostengünstig auf SARS-CoV-2 testen zu können. Die aktuelle Methode ist zu kompliziert: der Proband muss sich zu einem Test-Center oder zu einer Arztpraxis begeben, wo ein Rachenabstrich genommen wird, oder eine geschulte Person muss für den Abstrich zum Patienten kommen.

Hier schlagen wir (wie auch viele andere) folgende Vereinfachungen vor:
- Statt eines Rachenabstrichst wird eine Rachen-Lavage durchgeführt, indem der Proband mit Kochsalz-Lösung gurgelt. Dieses Verfahren ist in Sensitivität gleichwertig zu einem Rachenabstrich, wie in inzwischen mehreren größeren Studien gezeigt wurde. (TO DO: Give references)
- Der Gurgel-Test kann vom Probanden selbständig zuhause durchgeführt werden.
- Das Material zur Probenabnahme kann dem Probanden per Post zugestellt werden, die Rücksendung der Probe kann ebenfalls per Post erfolgen.
- Die Analyse der Probe kann sowohl mit PCR wie auch mit LAMP durchgeführt werden. Letzteres ist deutlich kostengünstiger, aber nahezu ebenso sensitiv. (To do: Add refs)

## Detail-Probleme und Lösungen: Übersicht

"The devil is in the details", und bei der Durchführung treten eine Vielzahl praktischer Probleme auf, für die wir nun fertige Lösungen anbieten können.

- Test-Kit: Wir haben ein sehr kostengünstiges Testkit entwickelt, dass dem Probanden zugesandt werden kann.
- Rücksendung der Probe: Hier müssen Vorschriften zum Versand biologischen Materials per Post beachtet werden. Wir haben eine Lösung erarbeitet.
- Anleitung für den Probanden: Um korrekte Proben-Abnahme zu gewährleisten, ist eine leicht-verständliche Anleitung erforderlich. Wir haben eine illustrierte Schritt-für-Schritt-Anleitung und eine als Video.
- Proben-Logistik: Wir haben hierfür ein IT-System entwickelt.
- Kommunikation des Ergebnises: Auch hierfür eignet sich unser IT-System.

## Test-Kit und Anleitung

So sieht das Test-Kit aus:


Zur Benutzung des Testkits haben wir zwei Anleitung:

- Cartoon (Illustriert, Schritt für Schritt):
- hier: https://virusfinder.de/info -- Bitte auf "Anleitung" klicken
- Schritte 1--11 beschreiben die Probennahme
- Verfügbar in mehreren Sprachen (z.Zt.: deutsch, englisch, russisch, türkisch, italienisch); siehe Button rechts
- Video
- auch hier: https://virusfinder.de/info -- Bitte auf "Video" klicken
- Verfügbar in deutsch und englisch
- weitere Sprachen in Arbeit

Das Fläschchen enthält 5 ml physiologische Kochsalz-Lösung. Der/die Proband/in schraubt den Verschluss ab, gurgelt mit dem Inhalt und spuckt das Gurgelwasser dann in das Fläschchen zurück. Dazu verwendet sie den Strohhalm (siehe Abbildung in Anleitung oben). Wir empfehlen, dass die Probandin dann noch Schleim und Sekret aus dem Rachenraum in den Mund befördert (durch Nase hochziehen, Räuspern, o.ä.) und auch dies durch den Strohhalm in das Fläschchen spuckt. Wenn man das Fläschchen zuschraubt, kann man es kräftig schütteln und anschließend die Spitze des Spritzverschlusses nutzen, um ein Aliquot (gut 1ml, also ca. 3/4 voll) in das Probenröhrchen zu geben.

## Rücksendung der Probe ans Labor

Biologische Proben gelten als Gefahrgut. In der UN-Gefahrgut-Klassifikation handelt es sich hier um "Biologisches Material, Kategorie B" (UN 3373), da die Proben infektiös sein könnten.

Für den Versand per Post ist die Verpackungsanweisung P650 zu beachten, die ursprünglich von der IATA (internationale Luftverkehrs-Vereinigung) erstellt wurde, nun aber auch für Transport auf Straße und Schiene gilt.

P650 schreibt eine dreiteilige Verpackung vor:
- bruch- und auslaufsichere Innenverpackung: ein zugeschraubtes Probenröhrchen ist da geeignet
- Sekundärverpackung, auslaufsicher: wir verwenden einen P650-zertifizierten Plastikbeutel mit Klebverschluss.
- Die Sekundärverpackung muss außer dem Probenröhrchen auch ein saugfähiges Vlies oder Schwämmchen enthalten, um die Probe aufzusaugen, falls die Innenverpackung bricht.
- Außenverpackung:
- aus festem Material (z.B. Karton),
- mit Aufdruck, Aufkleber oder Beschriftung wie folgt:
- Gefahrgut-Symbol "Raute" (Quadrat, weiß mit schwarzem Rand, auf der Spitze stehend, min. 7 cm groß) mit Text innen "UN 3373"
- darunter Aufschrift "Biologisches Material, Kategorie B" (bei uns beides auf der Rückseite)
- Absender- und Empfänger-Adresse, mit einer Telefonnummer
- zusätzliche Erfordernis der Post: kastenförmig/rechteckig

Entweder das Inenröhrchen oder die Sekundärverpackung müssen druckfest sein (d.h., bei knapp einer Atmosphäre (genauer: bei 95 kPa) Über- oder Unterdruck darf nichts undicht werden)

Hier ist unser Verpackungskit zum Versand von bis zu sechs Probenröhrchen:


Das weiße absorbierende Vlies ist so verklebt ist, dass sechs Taschen entstehen. So können bis zu 6 Röhrchen versandt werden, ohne dass sie aneinander stoßen (wie von P650 verlangt).

Die Außenverpackung ist ein flacher Karton-Umschlag in Größe A4. Auf der Rückseite ist die vorgeschrieben Warn-Raute:

Alternativ gibt es auch etwas kleinere aber dickere Faltschachteln, die der Proband selbst zusammen falten müsste. Hier das Modell von CibesMed:


### Porto- und Materialkosten

Der Versand des Test-Kits zusammen mit dem Rücksende-Verpackungen passt in einen Groß-Brief (Porto €1,55). Wenn man den Rücksende-Karton faltet, reicht u.U. auch ein Kompaktbrief (€0.95). Die Rücksendung ist ähnlich. Eine Etikettierung des Rücksende-Kartons als Antwort ("Porto zahlt Empfänger") ist leicht möglich, wenn man für die Broschüre der Post für maschinenlesbare Adressierung beachtet.

Materialkosten:
- Für Probenröhrchen, Strohalm, Fläschchen: weniger als €1, evtl. weniger als €0,50.
- Fur das Rücksende-Set (Plastikbeutel, Vlies, Karton): etwa €1--€2

### Bezugsquellen

- Probenröhrchen: Wir verwenden Röhrchen (1,6 ml) von Micronics, die unser Pipettierrobotor automatisch aufschrauben kann. Idealerweise verwendet man das, was das Labor, das man beauftragen möchte, annehmen kann. 1-2 ml is eine gute Größe.
- für das Platikfläschchen: Wir haben es selbst mit Salzlösung befüllt; Alternativ sind auch 5ml-Platikampullen mit physiologischer Kochsalzlösung im Pharmahandel (Krankenhaus-Bedarf) erhältlich.
- Strohhälme: Supermarkt
- Rücksende-Verpackung: Cibesmed (Schweiz), AlphaLabs (UK), uvm.

## Probenlogistik

Wir haben ein IT-System aufgebaut, um eine Surveillance-Studie durchzuführen. Einigen Tausend zufällig ausgewählten Anwohnern werden Testkits zugesandt. Hier gehen wir wie folgt vor:

- Jeder Proband hat eine ID-Nummer, die auf dem Anschreiben als Barcode aufgedruckt ist.
- Wenn nicht nur der Proband, sondern alle Haushaltsmitglieder getestet werden sollen, legen wir mehrere Testkits, markiert mit Buchstaben(A, B, C, D, ...), bei:


- Jedes Röhrchen hat einen zufälligen Barcode
- Beim Versenden scannen wir den Barcode auf dem Anschreiben und auf allen Röhrchen, und speichern so in unserer Datenbank, welche Röhrchen an wen gesendet wurden.
- Dies ermöglicht, die Anschreiben vorab (zB in einem Büro) zu drucken, und dann die Sendungen in einem getrennten Arbeitsgang zusammen zu stellen.
- Am Schluss meldet das Labor die Ergebnisse zurück, unter Angabe der Barcodes auf den Röhrchen.
- Unser IT-System weist die Ergebnisse den Probanden-Haushalten zu, und dort den einzelnen Buchstaben, so dass einem Probanden rückgemeldet werden kann: Die Röhrchen A und C waren positiv, B, D, und E waren negativ.
- Zu jedem Testkit gehört ein Zugangscode, zu finden im Anschreiben, mit dem der Proband das Ergebnis online abfragen kann. Bei mehreren Testkits kann jedem Teskit (also jedem Buchstaben) ein eigener Zugangscode zugeordnet werden.

Mögliche Modifikationen
- Wir haben sowohl ein System, wo die Identität der Probanden vorab bekannt ist (und das Kit z.B. per Post zugesandt wird), wie auch eines, wo die Probanden ihre Probe mittels des Zuganscodes online registrieren und dabei ihre Identität angeben. Letzteres ermöglicht uns, Beutel mit Testkit (und einligendem Zettel mit einem Zugangscode) in der Bevölkerung zu verteilen, und über Sammelstellen wieder einzusammeln. Durch Verschüsselung wird der Schutz der online erhobenen Daten sicher gestellt.
- Bei mehreren Proben an denselben Haushalt kann man die Zuordnung der Probanden zu den (mit Buchstaben numerierten) beliegenden Testkits im Anschreiben schon festlegen, oder die Probanden bitten, diese auf einem Formblatt aufzuzeichnen und dieses bei der Rücksendung beizulegen.
- ...

Wir können gerne helfen, unser IT-System an andere Bedingungen anzupassen, bzw. mit bestehenden Systemen zu integrieren.

## Test im Labor

Im Labor müssen zwei Arbeitsgänge durchgeführt werden
- Aufreinigung (RNA-Extraktion)
- Nukleinsäure-Nachweis (LAMP und/oder PCR)

### RNA-Extraktion

Wir verwenden ein auf magnetischen Beads basierendes Verfahren, das entweder mit einem Pipettierroboter durchgeführt werden kann oder per Hand mit einer Mehrfachpipette (zB 96-Kanal-"Liquidator"). Mit dem Roboter ist ein Durchsatz von bis zu mehreren tausend Proben pro Tag realistisch, mit dem Liquidator nur 200-300.

Die meisten Großlabore verwenden ebenfalls bead-basierte RNA-Extraktion mittels Roboter. Leider benötigen diese oft hersteller-spezifische Kits, die während der ersten Pandemie-Welle schnell knapp wurden. Wir haben uns daher für ein Verfahren entschieden, das nur frei erhältliche Reagenzien verwendet, die außerdem deutlich kostengünstiger sind.

Im Prinzip können die Verfahren, die für Rachenabstriche verwendet werden, auch für Rachenspülwasser genutzt werden. Allerdings enthält letzteres oft zähen Schleim, der besondere Sorgfalt beim Pipettieren erfordert. Hier ist evtl. manuelle Nacharbeit eforderlich, oder die Verwendung eines Roboters, der durch geeignete Sensoren solchen Probleme erkennt. Wir testen dies derzeit.

Letztlich sollten Großlabore, die sonst Rachenabstriche verarbeiten, die RNA-Extraktion auch für Rachenspülwasser durchführen können. Sie müssten aber evtl. zunáchst prüfen, ob ihr für Rachenabstriche etabliertes Verfahren auch mit der manchmal höheren Viskosität zurecht kommt, die bei durch Gurgeln und Spucken gewonnenen Probe vorliegen kann.

### Nukleinsäure-Nachweis

Wenn die RNA-Extraktion aus dem Rachenspülwasser gelungen ist, können die etablierten Standardverfahren zum Nachweis von SARS-CoV-2 per PCR direkt angewendet werden. Bei gut durchgeführter RNA-Extraktion ist die Sensitivität der PCR bei Rachenspülwasser ebenso gut wie bei Rachenabstrich.

Um Kosten zu sparen, kann man die Analyse zunächst mit LAMP durchführen, und nur die LAMP-positive Samples dann mit PCR validieren. Letzteres ist erforderlich, da LAMP zwar inzwischen für SARS-CoV-2 zu PCR in Sensitivität beinahe gleich gezogen hat, aber nach wie vor Probleme in der Spezifizität hat, d.h. Falsch-Negative kommen kaum häufiger vor als bei PCR vor, Falsch-Positive aber durchaus. Ein Nachtesten aller LAMP-positiven Proben mit PCR beseitigt diese Unsicherheit.

### LAMP

LAMP ist ein Verfahren zum Nukleinsäure-Nachweis, dass keinen Thermocycler erfordert. Wir haben dieses Verfahren in unserem Labor ausgiebig getestet; dies ist aber nicht Gegenstand diese Übersicht. Für näheres siehe: TODO REF

## Mit-Autoren

Folgende Personen trugen spezifisch zu den hier beschriebenen Ergebnissen bei (in alphabetischer Reihenfolge):
- Simon Anders, ZMBH
- Lucia Brugnara, evaPlan
- Robin Burk, ZMBH
- Andreas Deckert, HIGH
- Michael Knop, ZMBH

Institutionen:
- ZMBH: Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg
- HIGH: Heidelberg Institute for Global Health, Universitätsklinikum Heidelberg
- evaPlan: evaplan GmbH am Universitätsklinikum Heidelberg