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Schnelltests und PCR
Corona-Tests: Diese gibt es – und so zuverlässig sind sie
Wie gut sind Schnelltests? Was können PCR-Tests besser – und was bedeutet der CT-Wert? Die Antworten.
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Artikel Abschnitt: Wie gut sind Schnelltests?
Wie gut sind Schnelltests?
Schnelltests können daher helfen, Infizierte schneller zu finden. Denn sie dienen vor allem dazu, nachzuweisen: Ist jemand gerade ansteckend? Sie sollen genau in dem Zeitraum anschlagen, in dem die Viruslast und das Risiko einer Verbreitung am höchsten sind. Sie schlagen nicht mehr an, wenn nicht mehr viel ansteckendes Virus vorhanden ist – ein PCR-Test aber aufgrund seiner Genauigkeit noch eine Infektion nachweisen kann.
Insgesamt ist es für die Ausbreitungsbekämpfung sinnvoller, häufiger einen weniger empfindlichen Test zu machen, als einen perfekten Test nur einmalig. Aus diesem Grund sind etwa zweimalige Tests pro Woche in Schulen oder Betrieben für das gesamte Infektionsgeschehen weiterhin sinnvoll, wenn sie routinemäßig durchgeführt werden.
Ergebnis nach 15 Minuten
Ein großer Vorteil der Antigen-Tests besteht darin, dass zwischen Probenentnahme und Ergebnis nur 10 bis 15 Minuten vergehen. Mit einem Abstrichtupfer wird eine Probe aus dem Nasenrachenraum geholt und in eine spezielle Flüssigkeit gegeben, um die Virusproteine zu lösen. Danach werden sie auf das Testkit getropft. Zeigt das Kit nach der angegebenen Wartezeit einen Streifen bei C (Kontrollstreifen) an, ist das Ergebnis negativ. Bei zwei Streifen (C und T) ist das Ergebnis positiv. Die betroffene Person muss zusätzlich einen PCR-Test machen und sich sofort in Quarantäne begeben.
Antigen-Tests lösen aber nicht alle Probleme
Corona-Schnelltests sind, wie andere diagnostische Schnelltests auch, jedoch nicht zu 100 Prozent zuverlässig. Das Ergebnis kann negativ sein, obwohl die getestete Person ansteckend ist. Der Test ist in diesem Fall falsch negativ.
Forschende geben bei diagnostischen Tests daher immer die Sensitivität an. Das ist die Quote, mit der der Test eine Infektion korrekt erkennt. Je höher die Sensitivität, desto geringer die Anzahl der falsch Negativen. In Deutschland werden nur Antigen-Schnelltests zugelassen, die mindestens eine Sensitivität von 80 Prozent aufweisen. Diesen Wert überschreiten die meisten zugelassenen Tests sogar. Viele geben eine Sensitivität von 95 Prozent oder höher an.
Diese Werte werden jedoch von den Herstellern angegeben und nicht von unabhängigen Laboren geprüft. Mittlerweile gibt es erste Daten dazu, wie präzise Schnelltests wirklich sind. Für ein Cochrane-Review fassten Forschende 62 Studien zusammen. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass die Tests insbesondere bei Menschen ohne Symptomen fehlerhaft sind. Im Durchschnitt erkannten sie im Vergleich zum PCR-Test nur 58 Prozent der symptomlosen Infizierten. Unter den Personen mit Covid-19-ähnlichen Symptomen entdeckten die Tests 72 Prozent der tatsächlich Infizierten.
Einige Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kritisieren jedoch die Methodik des Cochrane-Reviews. Zum einen schließen die Autoren nur Studien bis Ende September 2020 ein. Zum anderen werden die Schnelltests in den betrachteten Studien mit PCR-Tests verglichen. Das sei ein Vergleich von Äpfeln und Birnen: Ein Schnelltest soll ansteckende Personen erkennen; ein PCR-Test erkennt alle Infizierten – egal, ob gerade ansteckend oder nicht.
Virologe Christian Drosten wies im NDR-Podcast aber ebenfalls darauf hin, dass insbesondere an den drei Tagen vor Symptombeginn eine Sicherheitslücke bestehen könnte. Das hätten Erfahrungen in den Diagnose-Laboren gezeigt. Sollte sich diese Annahme bestätigen, würden Schnelltests laut Drosten nur an fünf von durchschnittlich acht infektiösen Tagen anschlagen.
Daher ist es wichtig, sich trotz negativem Schnelltest an die restlichen Maßnahmen wie Maske tragen, Abstand halten, Hygieneregeln und lüften zu halten.
Besser sieht es mit der Spezifität aus. Das ist die Quote, mit der der Test die Infektion korrekt ausschließt. Je höher die Spezifität, desto weniger falsch Positive gibt es. In anderen Worten: Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Person fälschlicherweise ein positives Ergebnis bekommt und unnötig in Quarantäne muss, ist gering. Schnelltests müssen mindestens eine Spezifität von 97 Prozent aufweisen, damit sie zugelassen werden. Laut dem Cochrane-Review schlossen die Tests bei 98,9 Prozent der symptomlosen Personen und bei 99,5 Prozent der Personen mit Covid-19-ähnlichen Symptomen die Infektion korrekt aus.
Schnelltest weiterhin sinnvoll als Screening-Instrument
Und auch wenn die Sensitivität niedriger ist als erwartet, sind und bleiben Antigen-Schnelltests ein wirksames Werkzeug im Kampf gegen das Coronavirus. Sie sind momentan deutlich schneller, günstiger und einfacher anzuwenden als die zuverlässigeren PCR-Tests. Insgesamt ist es für die Pandemiebekämpfung sinnvoller, häufiger einen weniger empfindlichen Test zu machen, als einen perfekten Test nur einmalig.
In der Masse erkennen Schnelltests einen großen Teil der Infizierten. Sie identifizieren vor allem die aktuell hoch ansteckenden Personen und helfen so dabei, Infektionsketten zu durchbrechen. Laut Simulationen des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik könnten wir den R-Wert unter 1 drücken, wenn sich mindestens jeder Dritte einmal pro Woche testen lässt. Und: Je öfter und regelmäßiger sich Menschen testen lassen, desto mehr tragen sie dazu bei, die Pandemie unter Kontrolle zu bringen. Die Voraussetzung ist, dass sich die positiv Getesteten direkt isolieren und ihre Kontakte informieren.
Weitere Angaben zum Artikel:
In diesen Situationen sind Schnelltests besonders sinnvoll:
- Akuter Ausbruch: Mit Schnelltests verringert sich die Zeit, bis erste Informationen über Größe und Umfang eines Ausbruchs vorliegen, egal ob in Pflegeheimen oder Schulen. Schnelltests verringern die Zeit, in denen Menschen unbemerkt weitere Personen infizieren.
- Akute Erkrankung: Sobald Antigen-Schnelltests bei Infizierten negative Ergebnisse liefern, ist die Viruslast womöglich so niedrig, dass sie eventuell wieder aus der Quarantäne entlassen werden können.
- Vorsorge bei Risikogruppen: Um vulnerable Personen zu schützen, könnten sich etwa Besucher von Pflege- und Altersheimen vor einem Besuch der Verwandten testen lassen.
- Vorsorge in Schulen, Unternehmen oder bei Veranstaltungen: Bei großen Personenzahlen sind PCR-Tests zu aufwändig, zu teuer und durch die Verzögerung bis zum Ergebnis unpraktisch. Schnelltests könnten die Gefahr von Superspreading-Events eindämmen.
Mit den Antigen-Schnelltests erhöht man die Chance, genau die Menschen zu finden, die vermutlich sonst unwissentlich andere Menschen angesteckt hätten.
Artikel Abschnitt: Wie sinnvoll sind Selbsttests?
Wie sinnvoll sind Selbsttests?
Wie sinnvoll sind Selbsttests?
Selbst- oder Heimtests sind im Grunde Antigen-Schnelltests, die wir selber zuhause durchführen können. Es gibt unterschiedliche Typen von Selbsttests:
- Mit Stäbchen und Abstrich (Rachen, vorderer Nasenbereich)
- Zum Spucken
Der große Vorteil: Sie sind leicht durchzuführen und deutlich angenehmer. Beim Spucktest müssen etwa Kinder nur ausreichend Speichel in ein Plastikröhrchen spucken. Dann kommt ein Reagenz hinzu und die Probe kann auf ein Testkit getröpfelt werden. Die Abstriche bei den Selbsttests müssen (etwa nach vorherigem Schnäuzen) nur im vorderen Nasenbereich gemacht werden.
Sie können eine hohe Trefferquote von 90 Prozent und mehr erreichen. Werden sie richtig angewendet, finden sie ansteckende Personen ähnlich zuverlässig wie Tests, für die medizinisches Personal die Proben tiefer im Nasenrachenraum nimmt. Die Trefferquoten sind nach bisherigen Untersuchungen vor allem dann hoch, wenn jemand leichte Symptome zeigt. Hat die Person einen Verlauf ohne Symptome (asymptomatisch) oder einfach noch keine Beschwerden (präsymptomatisch), ist die Trefferquote deutlich niedriger.
Die hohe Trefferquote gilt allerdings nur für den Fall, dass der Test auch wirklich richtig durchgeführt wird – und nicht zu wenig gegurgelt oder zu wenig gespuckt wird. Daher kann ein negativer Test bei falscher Durchführung fälschlicherweise in Sicherheit wiegen. Und, bei jedem der Tests gilt: Sie sind nur eine Momentaufnahme.
Artikel Abschnitt: Wie zuverlässig sind PCR-Tests?
Wie zuverlässig sind PCR-Tests?
Kurz zusammengefasst: Die Trefferquote für eine Corona-PCR liegt bei 98 Prozent. Infizierte erkennt der Test in den meisten Fällen mit mehr als 98 Prozent Genauigkeit. Wann und warum der Test noch genauer ist, dazu gleich mehr.
Wie oft passieren Fehler?
Allerdings ist kein Test fehlerfrei. Positive und negative Testergebnisse können also auch mal falsch liegen. Wie verlässlich ein bestimmtes Testverfahren ist, wird zunächst durch zwei Parameter bestimmt: Sensitivität und Spezifität.
Sensitivität: Die Infizierten erkennen
Die Sensitivität eines Tests gibt an, bei wie viel Prozent der Infizierten ein Test die Infektion auch wirklich erkennt. Ein Test mit einer Sensitivität von 99 Prozent identifiziert 99 von 100 Infektionen – und eine nicht. Eine Person hat also ein falsch-negatives Ergebnis. Heißt: Je höher die Sensitivität ist, desto sicherer erfasst ein Test die Erkrankung. Je mehr unterschiedliche Gene oder Genregionen bei einem Test untersucht werden, desto genauer ist der Test.
Spezifität: Die Gesunden erkennen
Die Spezifität gibt dagegen an, zu wie viel Prozent ein Test eine gesunde Person auch als gesund erkennt. Ein Test mit einer Spezifität von 95 Prozent liefert bei 95 von 100 gesunden Menschen auch ein negatives Ergebnis. Bei fünf Gesunden schlägt der Test allerdings trotzdem an und erkennt sie fälschlicherweise als infiziert. Er liefert also bei fünf Personen ein falsch-positives Ergebnis.
Die Vortestwahrscheinlichkeit
Wie oft Fehler passieren, hängt auch von der Vortestwahrscheinlichkeit ab. Sie beschreibt, wie hoch das Risiko ist, dass ein Getesteter mit dem Virus infiziert ist. Grundsätzlich gilt: Je wahrscheinlicher es ist, dass sich eine Person tatsächlich infiziert hat (Vortestwahrscheinlichkeit hoch), desto höher ist auch die Aussagekraft eines positiven Tests. Mit anderen Worten: Hatte eine Person engen und längeren Kontakt mit einem Covid-19-Patienten, so ist ein positiver PCR-Test mit nahezu 100-prozentiger Sicherheit richtig.
Wenn die einen Fehler weniger werden, häufen sich die anderen
Auf der anderen Seite steigt unter diesen Bedingungen der Anteil von Personen, die fälschlicherweise als negativ getestet werden. Denn es gibt schlicht einen größeren Pool an infizierten Personen, die überhaupt ein falsch-negatives Testergebnis erhalten können. Heißt also: Wenn das Ansteckungsrisiko in der Bevölkerung generell hoch ist, das Virus also stark verbreitet ist, dann steigt die Zahl der Infizierten, die trotz Test nicht als infiziert erkannt werden. Es bleibt also ein höherer Anteil an Infizierten unentdeckt.
Das ist extrem wichtig für die Einschätzung von Testergebnissen. Denn: War eine Person mit einem Infizierten in engem Kontakt und hat damit ein hohes Infektionsrisiko, dann ist ein einzelner negativer Test kein Freibrief – und auch kein Anlass, die Quarantänezeit zu verkürzen. So empfiehlt es auch das Robert-Koch-Institut. Aber: „Bei unsicheren Testergebnissen kann durch die Wiederholung und Kombination verschiedener Tests die Aussagekraft der Testergebnisse gesteigert werden“, sagt Martin Hellmich, Leiter der Arbeitsgruppe Medizinische Statistik an der Universität Köln.
Vortestwahrscheinlichkeit: niedrig
Nehmen wir das gegenteilige Szenario an: Ist das Ansteckungsrisiko sehr gering, da es zum Beispiel nur sehr wenige Infektionen in der Bevölkerung gibt, dann sind negative Testergebnisse ziemlich sicher richtig. Gesunde Personen werden also mit hoher Wahrscheinlichkeit auch als gesund identifiziert.
Gleichzeitig steigt dann jedoch der Anteil der falsch-positiven Tests: Personen erhalten zwar ein positives Testergebnis, sind aber gar nicht mit SARS-CoV-2 infiziert. Denn bei insgesamt wenig Infizierten gibt es einen größeren Pool an gesunden Menschen, die ein falsch-positives Testergebnis erhalten können.
Artikel Abschnitt: Wie funktioniert der PCR-Test?
Wie funktioniert der PCR-Test?
Das Prinzip: Mithilfe der PCR lassen sich spezifische DNA-Sequenzen außerhalb eines lebenden Organismus, in vitro, vermehren bzw. kopieren – schnell und in großen Mengen. Dafür nutzt man Enzyme und Bausteine, die auch in den Körperzellen für die Verdopplung der DNA zuständig sind.
Was man dazu braucht:
- Die DNA, die man vermehren möchte.
Sie wird oft als Ausgangs-DNA bezeichnet. - Die vier Bausteine der DNA: Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin.
- Eine sogenannte DNA-Polymerase: ein Enzym, das diese DNA-Bausteine zusammensetzen kann.
- Zwei Primer: Sie zeigen der Polymerase, wo sie mit dem Zusammensetzen der DNA-Bausteine anfangen soll.
Die DNA wird mit den DNA-Bausteinen, der Polymerase und den Primern zusammen in ein kleines Röhrchen gegeben – und durchläuft dann immer wieder drei Schritte, in zyklischer Reihenfolge.
So läuft ein PCR-Zyklus ab
Das Grundprinzip der PCR ist relativ einfach und basiert darauf, dass die drei Schritte der Polymerasekettenreaktion jeweils nur bei bestimmten Temperaturen stattfinden. Ein sogenannter Thermocycler regelt die Temperatur automatisch.
1. Denaturierung
Um die beiden DNA-Stränge voneinander zu lösen, wird die Ausgangs-DNA kurzzeitig auf 94 bis 96 Grad Celsius erhitzt. Danach liegt die DNA, die aus zwei komplementären Strängen aufgebaut ist, in zwei Einzelsträngen vor. Und beide sind frei, um neu gepaart zu werden.
2. Anlagerung
Jetzt wird die Temperatur auf unter 72 Grad Celsius gesenkt. Die Primer werden aktiv und lagern sich an. Sie passen jeweils nur zu einem sehr kleinen Abschnitt der DNA, sie sind also Gen-spezifisch. Im Falle der Corona-Tests sind sie auf bestimmte Gene des SARS-CoV-2-Virus abgestimmt, die in dieser Form nur in SARS-CoV-2 vorkommen. Wenn der Primer keinen genau passenden DNA-Abschnitt findet, kann er sich nicht anlagern.
3. Verlängerung
Jetzt werden die Primer verlängert (bei 72 Grad Celsius): Die DNA-Polymerasen knüpfen die DNA-Bausteine in der richtigen Reihenfolge an den Primer und bauen so an die beiden freiliegenden Einzelstränge der Ausgangs-DNA jeweils einen neuen DNA-Strang an. Aus einem Doppelstrang der Ausgangs-DNA werden zwei.
Damit ist der erste Zyklus der PCR abgeschlossen. Um die DNA weiter zu vervielfältigen, wird die Temperatur einfach wieder auf 94 Grad Celsius hochgefahren – und der Prozess beginnt von vorne. Die Zahl der DNA-Stränge verdoppelt sich mit jedem Zyklus.
Coronavirus: Von Virus-RNA zu DNA
Das Erbgut des Coronavirus liegt aber nicht als DNA vor, sondern als einzelsträngige RNA. Der Corona-Test ist darum keine einfache, normale PCR, sondern eine sogenannte RT-PCR. RT steht für Reverse Transkriptase – ein Enzym, das RNA in DNA umschreiben kann. Ein Schritt, der vor der eigentlichen PCR abläuft.
Ist Virus in der Probe, leuchtet sie
Damit nicht genug. Der Corona-Test hat noch eine weitere Besonderheit: Es handelt sich um eine sogenannte Real-Time PCR (abgekürzt wird das mit einem q oder r, zum Beispiel so: RT-qPCR). Das bedeutet: Schon während der Laufzeit kann man sehen, ob sich Gene von SARS-CoV-2 in der Probe befinden – dann leuchtet die Probe, durch Fluoreszenz.
Bei der Real-Time PCR befinden sich neben den Gen-spezifischen Primern noch sogenannte DNA-Sonden im Reaktionsgefäß. Auch sie binden, wie der Primer, nur an den Genabschnitt des Coronavirus, der durch den Test nachgewiesen werden soll. Die Sonden haben eine Fluoreszenzmarkierung, die aber erst aktiviert wird, wenn die Sonde zerstört wird.
Wenn in Schritt 3 der PCR die Polymerase mit der Verlängerung beginnen will, ist die Sonde im Weg – und wird durch die Polymerase zerstört. Das setzt die Fluoreszenz frei und die Probe beginnt zu leuchten. Und das heißt: Virusnachweis positiv.
Artikel Abschnitt: Was besagt der CT-Wert?
Was besagt der CT-Wert?
Wichtig ist: Der CT-Wert sagt vor allem etwas über die Viruslast in der Probe aus, nicht über die Viruslast der Person. Die Virusmenge ist etwa abhängig vom Abstrich oder kann durch Lagerung und Transport beeinflusst sein.
Hoher CT-Wert bedeutet nicht: gesund
Kritiker bemängeln: Bei einem positiven PCR-Test mit sehr hohem CT-Wert sei man eigentlich falsch positiv. Zumindest, wenn die Viruslast so gering ist, dass man aus der entsprechenden Probe im Labor kein Virus mehr anzüchten kann. Das ist laut dem Robert Koch Institut ab einem CT-Wert von 30 der Fall.
Tatsächlich ist es aber so, dass der CT-Wert je nach Test unterschiedlich sein kann. Auch das Gerät, in dem der Test stattfindet, kann einen Einfluss haben – und sollte daher über einen Standard geeicht sein. Wenn CT-Werte grenzwertig wirken oder Resultate nicht eindeutig sind, werden Tests wiederholt, gegebenenfalls mit einer neuen Probe.
Das Ergebnis eines PCR-Tests muss immer im Zusammenhang betrachtet werden
Falls ein hoher CT-Wert tatsächlich auf eine niedrige Viruslast im Patienten zurückzuführen ist, kann das außerdem zwei Dinge bedeuten: Die Infektion klingt ab – oder die Infektion fängt grade erst an. In beiden Fällen haben Betroffene eine geringe Viruslast.
Artikel Abschnitt: Bedeutet ein positiver Test, dass man krank ist?
Bedeutet ein positiver Test, dass man krank ist?
Selbst wenn der CT-Wert nur eine geringe Viruslast andeutet, sind weitere wichtige Punkte zu prüfen:
- Hatten die getesteten Personen Risikokontakte?
- Kommen sie aus einem Risikogebiet?
- Arbeiten sie in einem besonders gefährdeten Bereich?
- Haben sie typische Corona-Symptome?
Das Ergebnis eines Corona-Tests ist keine komplette Diagnose, sondern vielmehr ein Indiz. Sie ist ein Hinweis auf die Infektiosität des Patienten, der aber im Kontext betrachtet werden muss. Daher macht es in den meisten Fällen weiterhin Sinn, Menschen mit einem positiven Ergebnis in Quarantäne zu schicken.
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Artikel Abschnitt: Wann sind Antikörper-Tests sinnvoll?
Wann sind Antikörper-Tests sinnvoll?
Anfangs wurde daher große Hoffnung in Antikörper-Studien gesetzt, um Einblicke in die Dunkelziffer zu bekommen. Neue Ergebnisse zeigen jedoch, dass Infizierte ohne Krankheitssymptome teilweise gar keine Antikörper mehr aufweisen.
Ob wir nach einer Infektion immun sind, das erklären wir hier.
Die verfügbaren Tests zeigen vermeintlich in bis zu 99,9 Prozent der Fälle richtig an, ob Personen Antikörper haben. Allerdings weichen Herstellerangaben und Untersuchungsergebnisse von Wissenschaftlern immer wieder voneinander ab. Meist liegt die Trefferquote niedriger.
Wichtig ist auch der Zeitpunkt der Tests. Der Körper bildet Antikörper erst nach einiger Zeit, teilweise sind bereits drei Wochen vergangen, ehe man die wichtigsten Antikörper zuverlässig nachweisen kann.
Artikel Abschnitt: Wer testet – und wo passiert das?
Wer testet – und wo passiert das?
Der wichtigste Hinweis: Im Verdachtsfall sollte man sich vorerst telefonisch melden und nicht einfach eine Arztpraxis oder Klinik aufsuchen. Dort wird man oftmals direkt wieder nach Hause geschickt. Verdachtsfälle sollten sich daher telefonisch entweder an den Hausarzt oder an eine der offiziellen Hotlines wenden. In Deutschland ist das die 116 117 des ärztlichen Bereitschaftsdienstes.
Zusätzlich gibt es in vielen Bundesländern spezielle Hotlines, an die man sich wenden kann.
Wer aus einem Risikogebiet nach Deutschland einreist, kann sich auch direkt in vielen Flughäfen und Bahnhöfen in speziell eingerichteten Testzentren auf eine mögliche Infektion testen lassen.
Quellenangaben zum Artikel:
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Artikel Überschrift:
Hallo, leider wimmelt es in diesem interessanten Aufsatz von Druckfehlern. Er sollte von einem Menschen mit scharfen Augen (im Sinne von Druckfehler-Sensibilität) überarbeitet werden.
Es gibt eine Grafik in der Zeitschrift NATURE in der positive Antigentests, Antikörperentwicklung nach Infektion und positiver PCR Test in Zeitabhängigkeit gezeigt werden. Danach folgt der Antigentest der klinischen Evidenz. Der PCR Test ist noch 3 Wochen nach der Infektion immer noch positiv nach dem die Antkörperwerte schon längst ihr… Weiterlesen »
Im Idealfall schaut man natürlich auch da auf den Ct-Wert.
In der Zeitung Nature habe ich eine Graphik gesehen wo der Antigentest zusammen mit der Antikörperentwicklung und einem positiven PCR Test aufgeführt (korreliert) ist. Danach ist derPCR Test noch positiv (bis 22 Tage) wenn der Antigentest schon längst negativ ist und die Antikörperentwicklung sogar schon ihren Höhepunkt überschritten hat. Danach… Weiterlesen »
Sinn kann man nicht machen, er ergibt sich. Wissenschaftlich korrekt seid ihr, den gleichen Maßstab dürft ihr auch gerne bei der Rechtschreibung anlegen.
Als Lehnwort aus der englischen Sprache, dass sich im alltäglichen Sprachgebrauch festgesetzt hat, finden wir das okay.
Wir haben vor ein paar Tagen unsere neue Seite https://corona-station.com/de/ ins Leben gerufen, in welcher sämtliche Corona Test- und Impfstationen in Deutschland gelistet sind. Die Seite wird ständig aktualisiert, also täglich kommen neue Impf- und Teststationen dazu. Sicherlich auch für den ein oder anderen Leser hier interessant, der in seiner… Weiterlesen »