ELISA-Tests – ein Überblick

ELISA-Testplatte mit unterschiedlich stark blau gefärbten Mulden

Viren

ELISA-Tests – ein Überblick

Von Stefanie Uhrig

Mit den ELISA-Test-Methoden lassen sich Bestandteile einer Immunreaktion schnell und einfach nachweisen. Das hilft in vielen Bereichen, etwa um virale oder bakterielle Erkrankungen zu diagnostizieren.

Wofür wird ELISA genutzt?

Die Abkürzung steht für "Enzyme-linked immunosorbent assay" oder enzymgekoppelter Immunadsorptionstest. Grob gesagt bedeutet das: Mithilfe eines Enzyms kann man sichtbar machen, ob sich fremde Teilchen wie Viren im Körper befinden oder ob das Immunsystem eine Abwehrreaktion gestartet hat.

Das hilft beispielsweise in der medizinischen Diagnostik: Labore können mit dem ELISA-Test Viren, Bakterien, Parasiten oder Antikörper gegen eben diese Eindringlinge nachweisen. So kann man auch sehen, ob ein Patient bereits immun gegen ein Virus ist.

Große Wichtigkeit bekam dieses Verfahren auch Anfang 2020 mit der Ausbreitung des SARS-CoV-2 Coronavirus. Zwar werden auch andere Arten von Tests für SARS-CoV-2 genutzt, doch für bestimmte Fragen ist der ELISA besonders hilfreich. Etwa um zu untersuchen, ob jemand mit dem Virus infiziert war, selbst wenn er keine Symptome hatte – dann finden sich die entsprechenden Antikörper im Blut.

Nicht nur für das Erkennen von Infektionen wird die ELISA-Methode genutzt. Mit ihr lässt sich praktisch alles messen, wofür man spezifische Antikörper herstellen kann – auch Proteine wie beispielsweise Hormone, Tumormarker oder Giftstoffe und Arzneimittel. Die Bindung eines Antikörpers an sein Ziel ist so unverwechselbar, dass ELISA schon winzige Mengen erkennt und nicht aus Versehen ein falsches Ziel markiert.

Die meisten ELISA-Tests müssen wie andere medizinische Diagnosen im Labor stattfinden. Einen ELISA kann man aber simpel und schnell zuhause durchführen und er liefert sehr genaue Ergebnisse: der Schwangerschaftstest.

Ein anderes Gebiet ist die Lebensmittelkontrolle. Der ELISA-Test kann beispielsweise in Hackfleisch-Proben untersuchen, von welchen Tieren das Fleisch stammt. Auch, ob ein Lebensmittel Gluten enthält, kann man mit der ELISA-Methode testen.

SARS-CoV-2 Coronavirus umringt von Antikörpern

Antikörper – in Y-Form – binden ganz spezifisch an ihr Ziel, um den Körper vor Infektionen zu schützen

Kurzer Blick auf das Immunsystem

Das Immunsystem ist für die Abwehr von Eindringlingen in den Körper zuständig. Das können zum Beispiel Viren, Bakterien, Pilze oder Parasiten sein. Diese fremden Zellen werden Antigene genannt.

Antigene werden von Antikörpern erkannt. Das sind Proteine, die eine charakteristische Y-Form haben und an Antigene andocken können. Die Antikörper senden daraufhin Signale aus, die das restliche Immunsystem aktivieren. Infizierte Zellen sterben ab, oder sogenannte Fresszellen beseitigen die Eindringlinge.

Die ELISA-Methode macht sich die Prinzipien der Antwort des Immunsystems auf einen Eindringling zunutze, um Antikörper oder Antigene zu entdecken.

Immunsystem-Abwehrzellen greifen ein Virus an

Hat das Immunsystem einmal Antikörper gegen ein Antigen gebildet, kann es bei späteren Infektionen schnell reagieren. Dann greifen die Abwehrzellen (hier in blau) das Virus an.

So funktioniert ELISA

Das Grundprinzip der Methode: Antikörper binden an Antigene (also an die Eindringlinge) und eine Farbreaktion zeigt an, wie viele Antikörper oder Antigene vorhanden sind.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie das genau ablaufen kann. Der indirekte ELISA-Test dient auch als Ausgangspunkt für weitere Varianten und funktioniert so:

Nehmen wir an, wir möchten herausfinden, ob ein Patient Antikörper gegen ein Virus gebildet hat. Dazu wird eine Platte mit kleinen Vertiefungen (siehe Bildergalerie unten) mit Bruchstücken des Virus' beschichtet. Diese Bruchstücke sind die Antigene.

ELISA

So funktioniert der indirekte ELISA-Test:

ELISA-Testplatte mit unterschiedlich stark blau gefärbten Mulden

Bild 1: Eine Platte mit kleinen Vertiefungen wird mit Virus-Bruchstücken beschichtet.

Bild 1: Eine Platte mit kleinen Vertiefungen wird mit Virus-Bruchstücken beschichtet.

Bild 2: Auf die Platte kommt dann die Blut- oder Urinprobe des Patienten. Falls Antikörper (Y-Form) darin vorhanden sind, binden sie sich an die Virus-Bruchstücke (gelbe Dreiecke).

Bild 3: Dann werden Enzyme (grünes Quadrat) und Farbstoffe dazugegeben, die an einen zweiten Antikörper gekoppelt sind. Dieser Verbund wird dann zur ELISA-Reaktion hinzugegeben und bindet an den ersten Antikörper.

Bild 4: Im letzten Schritt wird eine Substanz auf die Platte gegeben, die das Enzym in messbaren Farbstoff umwandelt.

Auf die Platte kommt dann die Blut- oder Urinprobe des Patienten, in der möglicherweise die Antikörper gegen das Virus schwimmen. Wenn tatsächlich Antikörper enthalten sind, docken sie an die Virusstückchen auf der Platte an (Bild 2). Die restliche Probe wird wieder abgewaschen, so dass nur die gebundenen Antikörper zurückbleiben .

Die Antigen-Antikörper-Gebilde kann man aber noch nicht sehen. Dafür müssen noch Enzyme und Farbstoffe hinzugegeben werden. Dazu wird das Enzym an einen zweiten Antikörper gekoppelt. Dieser Verbund wird dann zur ELISA-Reaktion hinzugegeben und bindet an den ersten Antikörper (Bild 3).

Im letzten Schritt wird eine Substanz auf die Platte gegeben, die das Enzym in messbaren Farbstoff umwandelt (Bild 4). Je mehr Farbe sich dann auf der Platte befindet, desto mehr Antikörper gegen das Virus hat der Patient im Blut.

Diese Art der ELISA bezeichnet man als "indirekt", weil das Enzym für die Farbe an den zweiten Antikörper gebunden ist und nicht direkt an das Antigen-Antikörper-Gebilde. Diese Methode hilft etwa, um die Antikörperkonzentration im Blut zu erkennen – beispielsweise, wenn man wissen möchte, ob eine schwangere Frau ausreichend gegen das Röteln-Virus immun ist.

Der direkte ELISA-Test hingegen funktioniert, indem man das Farbenzym gleich an den ersten Antikörper bindet. So kann man Antigene – wie Viren – im Blut des Patienten nachweisen.

Der direkte ELISA-Test ist einfacher und schneller als der indirekte. So eignet er sich gut, um in kurzer Zeit viele Tests durchzuführen – etwa wenn eine Hilfsorganisation in Entwicklungsländern schwangere Frauen auf HIV testen möchte. Er ist aber nicht so sensitiv wie der indirekte ELISA, kann also geringere Mengen an Antigenen oder Antikörpern nicht so gut erkennen.

Und es gibt weitere Variationen, die sich vor allem in der Reihenfolge unterscheiden, in der Antikörper und Antigene zusammengebracht werden.

Der Sandwich-ELISA – das Antigen steckt hier zwischen zwei Antikörpern – ist bei sehr kleinen Mengen mit Abstand der genaueste Test. Er wird vor allem dann genutzt, wenn wenig Antigen in der Probe erwartet wird oder sie mit vielen anderen Antigenen verunreinigt ist.

Bei dem kompetitiven ELISA wetteifern Antigene aus der Probe mit farblich markierten Antigenen. Die Methode ist sehr flexibel durchführbar, auch dann, wenn das Antigen zu klein für zwei Antikörperbindungen ist und damit eine Sandwich-ELISA nicht funktioniert.

Je nachdem, was man in der Probe nachweisen möchte und wie die äußeren Umstände sind – etwa, wie schnell und in welchem Ausmaß getestet werden soll – kann man die geeignete Methode auswählen.

WDR | Stand: 01.10.2020, 14:00

Darstellung: