Wat is een PCR-test?
Een PCR-test is een laboratoriummethode die wordt gebruikt in de moleculaire biologie en geneeskunde. De test wordt gebruikt voor de directe detectie – en karakterisering – van genetisch materiaal. De PCR-methode wordt door deskundigen beschouwd als eenvoudig uit te voeren, universeel toepasbaar en robuust.
In het laboratorium bestaat een PCR-test uit twee stappen. In de eerste stap wordt het bestaande genetische materiaal geamplificeerd met behulp van de polymerasekettingreactie (PCR). Hierdoor kunnen de kleinste sporen DNA worden onderzocht. Dit is ook de reden waarom PCR-testen zo gevoelig reageren.
In een tweede stap wordt het genetisch materiaal gescheiden op basis van zijn eigenschappen, “gesorteerd” en zo gekarakteriseerd. Met andere woorden: de fijne structuur van het DNA wordt bepaald.
Er zijn veel toepassingen mogelijk: artsen gebruiken een PCR-test bijvoorbeeld om uitstrijkjes te onderzoeken op de aanwezigheid van coronavirussen, bloeddonaties voor hiv of om pasgeborenen te screenen op mogelijke erfelijke ziekten. Ook bacteriële infecties – bijvoorbeeld met de ziekteverwekker tuberculose – of parasitaire infecties (malaria) kunnen met PCR worden opgehelderd.
Ook helpen ze bij het veroordelen van daders in de forensische geneeskunde op basis van hun genetische vingerafdrukken of worden ze gebruikt als vaderschapstesten.
Hoe lang is een PCR-test geldig?
Een PCR-testresultaat is doorgaans 48 uur geldig vanaf het moment dat het monster is genomen.
Hoe betrouwbaar is een PCR-test?
PCR is een beproefde detectiemethode in de moleculaire diagnostiek en geneeskunde. Het wordt beschouwd als de zogenaamde gouden standaard met een zeer laag foutenpercentage. De tests kenmerken zich met name door een zeer hoge sensitiviteit en specificiteit.
Onder gevoeligheid wordt verstaan de betrouwbaarheid waarmee een test het te detecteren genetische materiaal aantreft.
Onder specificiteit wordt verstaan de zekerheid waarmee uit de test blijkt dat het betreffende genetische materiaal niet in het monster aanwezig is.
Wanneer werken PCR-testen bij een Sars-CoV-2-infectie?
In de regel detecteert de PCR-test een corona-infectie twee tot drie dagen vóór en maximaal twintig dagen na het begin van de symptomen. Zelfs bij geïnfecteerde mensen die volledig symptoomvrij blijven, is de test effectief in een kritiek tijdsbestek waarin ze anderen kunnen infecteren.
In individuele gevallen is detectie zelfs 60 dagen na het begin van de symptomen mogelijk.
Mogelijke bronnen van fouten
Het foutenpercentage bij het DNA-kopieerproces is in de praktijk verwaarloosbaar. Hoewel DNA-polymerasen nooit foutloos zijn, spelen ze nauwelijks een rol in de PCR-testprocedure.
In de praktijk liggen potentiële foutenbronnen eerder in de monsterafname: het is daarom van belang dat opgeleide medische professionals de swabs uitvoeren. Speeksel- en gorgelmonsters kunnen mogelijk de nauwkeurigheid van de test verminderen, omdat hier verdunningseffecten optreden.
Hoe werkt een PCR-test?
Een PCR-test wordt bijvoorbeeld uitgevoerd door een huisarts of in speciale testcentra. Eerst nemen artsen of opgeleide medische professionals een monster. Voor de test wordt meestal een uitstrijkje uit de bovenste luchtwegen genomen. Dit neemt meestal de vorm aan van een mond- of nasofarynxuitstrijkje.
Gorgelen met een spoeloplossing is ook mogelijk. Een bloedmonster is atypisch voor coronadetectie – maar wordt veel gebruikt bij bijvoorbeeld de screening van pasgeborenen.
Ongeacht het soort monster dat wordt afgenomen, wordt genetisch materiaal aangetroffen op het wattenstaafje, in de spoeloplossing of in de bloeddruppel. Dit monstermateriaal wordt naar een laboratorium gestuurd, waar het wordt geïsoleerd en gezuiverd.
Een PCR-test wordt vervolgens in twee stappen verdeeld:
- PCR: In deze stap wordt de hoeveelheid van het initiële genetische materiaal geamplificeerd.
Stap 1: PCR – “De polymerasekettingreactie”
De “PCR” is de eerste van twee stappen: hier wordt de hoeveelheid beschikbaar start-DNA geamplificeerd. Dit komt omdat genetisch materiaal pas geanalyseerd kan worden als het in voldoende hoeveelheden beschikbaar is. In de meeste gevallen is dit menselijk DNA; in het geval van tests op coronavirus is het viraal RNA.
De afkorting PCR staat voor “polymerasekettingreactie”.
Wat is er nodig voor een PCR?
Het uitgangs-DNA wordt in een reactievat met speciale stoffen geplaatst. Het bestaande genetische materiaal dient als sjabloon, dat wordt gekopieerd in aanwezigheid van bepaalde enzymen (Taq-polymerase) en bepaalde fundamentele DNA-bouwstenen.
Het kopieerproces vindt plaats in verschillende repetitieve runs (cycli).
Concreet worden de volgende stoffen bij elkaar opgeteld:
- Start-DNA: Monstermateriaal dat gekopieerd moet worden.
- Fundamentele DNA-bouwstenen: Dit zijn de nucleobasen adenine, thymine, cytosine en guanine.
- DNA-polymerase: Een enzym dat individuele DNA-bouwstenen met elkaar verbindt om een goed gedefinieerde DNA-streng te vormen. De nieuw verkregen streng is een spiegelbeeld (complementair) van het oorspronkelijke uitgangsmateriaal.
- Primers: Ze bestaan uit 16 tot 24 basenparen en dienen als startpositie en startsignaal. Primers laten het DNA-polymerase zien op welke positie (van het uitgangs-DNA) het kopieerproces begint.
Hoe wordt een PCR-test uitgevoerd?
Nu alle stoffen die nodig zijn voor een PCR in het reactievat aanwezig zijn, kan het daadwerkelijke kopieerproces van het genetische materiaal beginnen. Dit wordt uitsluitend door de temperatuur gestart, geregeld en weer gestopt.
Het reactievat wordt daarom achter elkaar verwarmd of gekoeld tot verschillende temperaturen. Dit gebeurt met behulp van een speciaal apparaat dat bekend staat als een thermische cycler. De hele reactie duurt ongeveer één tot twee uur.
De afzonderlijke stappen van een PCR-cyclus zijn:
- Denaturatie van de dubbele DNA-strengen: Het monster wordt verwarmd tot ongeveer 90 graden Celsius. Hierdoor wordt de oorspronkelijke dubbele DNA-streng gescheiden in twee individuele (complementaire) enkele strengen.
- Hechting van de primers: De temperatuur wordt verlaagd tot iets onder de 60 graden Celsius. Dit zorgt ervoor dat de primers (forward primer, reverse primer) zich hechten aan gedefinieerde posities op de overeenkomstige individuele DNA-strengen.
Na een voltooide cyclus wordt de temperatuur weer verhoogd tot ongeveer 90 graden Celsius – de cyclus begint opnieuw vanaf het begin.
De PCR-methode kan worden gebruikt om DNA-sequenties tot ongeveer drie kilobasenparen (kbp) te amplificeren. Dit komt overeen met ongeveer 3,000 fundamentele DNA-bouwstenen die met elkaar zijn verbonden om een ‘keten’ te vormen. Ter vergelijking: het menselijk genoom slaat de blauwdrukken en informatie voor de werking van de cel op in ongeveer drie miljard basenparen – het coronavirusgenoom bestaat daarentegen uit 30,000 basenparen. Een PCR-test kan daarom alleen maar korte stukjes van het totale DNA amplificeren en onderzoeken.
De primers zijn cruciaal
De keuze van primers is cruciaal voor de PCR-procedure. Bij Sars-CoV-2-diagnostiek worden bijvoorbeeld meerdere primers gebruikt (multiplex PCR).
Corona-PCR-tests zoeken dus naar drie verschillende virusgenen: dit verhoogt de algehele specificiteit tot bijna 99.99%. Dit betekent dat er bij dit hoge trefferpercentage slechts één vals-positieve test per 10,000 tests is (als de monsters correct zijn genomen).
Hoeveel gekopieerd genetisch materiaal is er nu beschikbaar?
Laten we aannemen dat er na de eerste cyclus twee identieke dubbele DNA-strengen aanwezig zijn.
Na elke cyclus verdubbelt de hoeveelheid (gekopieerd) genetisch materiaal. De hoeveelheid DNA groeit daardoor exponentieel.
Artsen herhalen dit proces gewoonlijk twintig tot dertig keer.
Figuurlijk gesproken betekent dit dat zelfs als er in het begin slechts één dubbele DNA-streng in het monster wordt aangetroffen, er na twintig cycli al een miljoen identieke kopieën in het reactievat zitten.
Wat betekent de Ct-waarde?
Het aantal uitgevoerde PCR-cycli wordt aangegeven in de vorm van de zogenaamde Ct-waarde. “Ct” is afgeleid van de Engelse term “cycle Threshold”. Deze Ct-waarde maakt het mogelijk uitspraken te doen over de hoeveelheid genetisch materiaal waarnaar wordt gezocht.
Bij een lage Ct-waarde van 20 is er veel uitgangsgenetisch materiaal. Als de Ct-waarde echter hoog is – ongeveer 30 cycli – is er navenant weinig DNA. De PCR-cyclus moet daarom vaker worden uitgevoerd.
Stap 2: Elektroforese “Sorteren op maat”
Zodra er voldoende ‘verrijkt’ genetisch materiaal beschikbaar is, kan elektroforese worden uitgevoerd. In dit proces maken wetenschappers gebruik van een specifieke eigenschap van DNA: de elektrische lading.
De individuele DNA-bouwstenen zijn via een (negatief) geladen suiker-fosfaat-skelet aan elkaar gekoppeld. Hoe langer een bepaalde DNA-sequentie is, hoe hoger de elektrische lading ervan.
Hierdoor kan het genetische materiaal worden onderzocht en gekarakteriseerd. In de praktijk wordt een onbekend monster meestal op een ‘startlijn’ uitgezet tegen een bekende referentie en na een bepaalde tijd met elkaar vergeleken.
Als de ‘migratiesnelheid’ voor beide sequenties hetzelfde is, betekent dit dat de detectie hoogstwaarschijnlijk positief is: de detectie is zeer waarschijnlijk positief – het gen dat u zoekt, bevindt zich in het monster.
Speciaal geval van coronavirus: monstervoorbereiding en RT-PCR
De detectie van het coronavirus is een geval apart. Sars-CoV-2 is een van de zogenaamde RNA-virussen. Dit betekent dat het genetische materiaal van Sars-CoV-2 aanwezig is in de vorm van RNA (ribonucleïnezuur).
RNA verschilt slechts in enkele opzichten van DNA. Het is onder meer als enkele streng aanwezig en is gebaseerd op de suikerribose in plaats van 2′-deoxyribose. De nucleobase thymine wordt ook vervangen door uracil als vierde base.
Dit virale RNA moet vóór een reguliere PCR-test in DNA worden “getranscribeerd”. Dit proces wordt reverse transcriptie (RT) genoemd – vandaar de term RT-PCR. Als onderdeel van dit proces wordt een enkele streng cDNA (“complementair DNA”) verkregen. In een verdere stap wordt de enkele cDNA-streng aangevuld met een tweede, spiegelbeeldige DNA-streng.
Hoe lang duurt het voordat je het resultaat krijgt?
Nadat het monster naar het laboratorium is verzonden, ontvangt u doorgaans binnen één tot twee werkdagen de uitslag. In testcentra, waar de monsters vaak direct ter plaatse worden onderzocht, kan het ook maar een paar uur duren. De tijdspanne hangt grotendeels af van het betreffende testcentrum en de logistiek ervan.
Ondanks de complexe werkprocessen zijn moderne laboratoria in staat PCR-testen met een hoge doorvoersnelheid uit te voeren. Speciale geautomatiseerde apparaten helpen bij het uitvoeren van de tests.
Niettemin wordt de PCR-test beschouwd als een relatief “langzame” maar des te betrouwbaardere detectiemethode.
Wat gebeurt er als het resultaat positief is?
Als het monster correct wordt afgenomen, betekent een positieve PCR-test dat de kans zeer groot is dat de geteste persoon besmet is met Sars-CoV-2.
Als bij u via een PCR-test is vastgesteld dat u besmet bent met het coronavirus, ontvangt de afdeling GGD van het betreffende laboratorium bericht over de positieve testuitslag. In een dergelijk geval zal de afdeling volksgezondheid isolatie of quarantaine gelasten.
Ben ik automatisch besmettelijk als ik positief test op PCR?
Meestal wel. Maar niet altijd. Een PCR-testresultaat moet altijd in de context worden geïnterpreteerd. Een positieve test betekent in de eerste plaats dat u virusmateriaal bij u draagt.
Soms is een aanvullende antistoffentest zinvol
In dergelijke gevallen biedt een antilichaamtest zekerheid die de validiteit van de PCR-test bevestigt. U kunt dit het beste met uw arts bespreken. Zij kunnen u helpen het PCR-testresultaat correct te interpreteren.
Wat te doen als de uitslag negatief is?
Een negatief PCR-testresultaat betekent hoogstwaarschijnlijk dat u op het moment dat het monster werd afgenomen geen Covid-19 had en dus momenteel niet besmettelijk bent. Het kan echter zijn dat u zich in een vroege infectiefase bevindt.
Coronabesmettingen zijn doorgaans pas vanaf de tweede of derde dag na besmetting vast te stellen. Het resultaat is dus geen vrijbrief. U dient daarom de social distancing- en hygiëneregels in acht te blijven nemen en een FFP2-masker te blijven dragen – voor uw eigen bescherming en die van anderen.
PCR-test voor kinderen
Een PCR-test voor kinderen verschilt niet van een PCR-test voor volwassenen. Zowel de monsterverzameling als de interpretatie van de resultaten gelden voor zowel kinderen als volwassenen.
Wat zijn de risico’s van een PCR-test?
Een PCR-test brengt geen fysieke risico’s met zich mee. Alleen het afnemen van het monster met een nasofarynxuitstrijkje wordt door sommige mensen als storend of onaangenaam ervaren.
Wat kost een PCR-test?
Let op: Als u zich thuis heeft getest en een positieve uitslag heeft gekregen, dient u direct telefonisch een afspraak te maken met uw huisarts. Uw arts zal telefonisch de vervolgstappen met u bespreken.
Als alternatief kunt u het beste 116 117 bellen om u aan te melden voor een PCR-test. Idealiter blijft u tot de bevestigingstest thuis om uzelf en anderen te beschermen.
