Testy na koronawirusa najważniejsze fakty

W Stanach Zjednoczonych średni czas oczekiwania na wyniki testu COVID-19 wynosi około czterech dni. Co gorsza, 10 procent osób nie otrzymuje wyników laboratoryjnych przez 10 dni lub dłużej.

Szybkie raportowanie wyników testów pomaga zidentyfikować zarażone osoby, dzięki czemu oni i każdy, kto potencjalnie przenoszi koronawirusa, może zostać odizolowani, zapobiegając dalszemu rozprzestrzenianiu się wirusa.

„Jeśli masz 14-dniowe opóźnienie, zanim dowiesz się, czy ktoś jest rzeczywiście chory i zaraza, wtedy będzie on wchodził w interakcje z wieloma osobami w tym okresie, niż gdybyś miał jeden dzień, sześć lub godzinę”- mówi Omar Abudayyeh, bioinżynier z MIT.

Abudayyeh jest jednym z wielu badaczy i firm dążących do opracowania nowych i szybszych typów testów diagnostycznych, które całkowicie omijają laboratoria kliniczne. Niektóre z tych testów kończą swoje analizy na maszynach typu „wszystko w jednym”, które są wystarczająco przenośne, aby można je było ustawić w szkołach, domach opieki i biurach. Kilka firm opracowuje takie testy, które mogą zdiagnozować COVID-19 w 30 minut lub krócej, z dokładnością porównywalną z testami laboratoryjnymi. Inni wykorzystują moc edytora genów CRISPR, aby zapewnić szybkie wyniki.

Inny rodzaj testu, wykonany przez Abbott Laboratories i wydany 26 sierpnia przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków, działa bardziej jak test ciążowy. Wystarczy karta testowa wielkości karty kredytowej, kilka kropli roztworu reakcyjnego i próbka wymazu z nosa. W ciągu 15 minut na karcie pojawiają się dwa wiersze, jeśli próbka zawiera wirusa; jeśli tak nie jest, pojawia się jedna linia.

Złoty standard

Obecnym złotym standardem dokładnych testów COVID-19 jest PCR lub reakcja łańcuchowa polimerazy, która może wykryć nawet niewielkie ilości materiału genetycznego wirusa, RNA.

Test wymaga pobrania wirusowego RNA bezpośrednio od pacjenta, zwykle pobieranego za pomocą wymazu umieszczonego głęboko w jamie nosowej. W laboratorium klinicznym RNA wirusa jest przekształcane w DNA, a następnie przepuszczane przez wyspecjalizowany instrument, który podgrzewa i chłodzi to DNA w celu zwielokrotnienia jego kopii, ułatwiając jego wykrycie. Po powtórzeniu procesu przez około godzinę, jeśli pojawi się DNA, próbka zostanie uznana za pozytywną pod kątem SARS-CoV-2, wirusa wywołującego COVID-19.

Takie testy są dość dokładne. Mylą się z niektórymi osobami na bardzo wczesnym etapie infekcji lub z powodu błędów laboratoryjnych, dając fałszywe wyniki negatywne, co oznacza, że ​​wyniki testów wskazują, że ktoś nie jest zarażony, kiedy naprawdę jest. Fałszywie pozytywne wyniki – gdy testy błędnie wskazują, że osoba niezainfekowana ma wirusa – są rzadkością w przypadku tego typu technologii. Więc jeśli test PCR wskazuje, że dana osoba jest zarażona, prawdopodobnie jest nosicielem wirusa. Główną wadą jest szybkość. Zwykle uzyskanie wyników zajmuje kilka dni, a tworzenie kopii zapasowych w laboratoriach może przeciągnąć proces na tydzień lub dwa.

Niektórzy ludzie uważają sondę nosową za niewygodną, ​​dlatego opracowano inne testy laboratoryjne, które opierają się na mniej inwazyjnych próbkach. 15 sierpnia FDA zatwierdziła test na ślinę SalivaDirect do użytku awaryjnego. To nie pierwszy test wykrywający wirusa SARS-CoV-2 w ślinie, który jest łatwiejszy do pobrania niż próbki z dróg nosowych. Ale jego uproszczony protokół przyspiesza przygotowanie próbek i omija materiały testowe, których brakowało w ostatnich miesiącach. Jednak SalivaDirect nie jest szybkim testem. Nadal wymaga przetworzenia przez laboratoria kliniczne, co wydłuża czas oczekiwania między dostarczeniem próbki a otrzymaniem wyników.

Aby opracować szybsze testy, firmy stosują różne podejścia. Finansowanie niektórych z tych prac pochodzi z inicjatywy Rapid Acceleration of Diagnostics lub RADx z National Institutes of Health, która zainwestowała 248,7 miliona dolarów w siedem firm zajmujących się wyzwaniami testowymi.

Kompaktowe instrumenty, takie jak test Accula firmy Mesa Biotech, zastępują funkcje laboratoriów klinicznych i mogą przynieść szybkie testy do szkół, domów opieki i biur. /MESA BIOTECH

Włączanie LAMP

Inne firmy finansowane przez RADx, takie jak Talis Biomedical z siedzibą w Menlo Park w Kalifornii, nie używają PCR do amplifikacji materiału wirusowego SARS-CoV-2. Zamiast tego system Talis One wykorzystuje LAMP lub wzmocnienie izotermiczne za pośrednictwem pętli. W typowym teście LAMP próbka wymazu z nosa lub jamy ustnej pacjenta jest mieszana z enzymami i specjalnie zaprojektowanymi fragmentami DNA, a następnie podgrzewana do 65 ° Celsjusza w celu skopiowania wirusowego RNA do DNA i wytworzenia o wiele więcej kopii DNA. W teście Talis próbki są umieszczane w kasecie, umieszczane w specjalistycznym doku i analizowane w zaledwie 30 minut.

W przeciwieństwie do instrumentu, który przełącza się między ciepłem a zimnem, LAMP podgrzewa reakcję do jednej temperatury. „Reakcję można przeprowadzić w kąpieli wodnej” – mówi Nathan Tanner, biolog molekularny z New England Biolabs w Ipswich w stanie Massachusetts.

Ogólnie rzecz biorąc, testy diagnostyczne oparte na LAMP nie są tak czułe, jak testy oparte na PCR, twierdzi Tanner, ale mogą być używane do testowania większej liczby osób, biorąc pod uwagę ich prostsze wymagania. W jednej nowo opisanej metodzie testowania LAMP roztwór zmienia kolor w obecności 100 lub więcej cząsteczek RNA SARS-CoV-2. Autorzy, którzy opisują test z 12 sierpnia w Science Translational Medicine, sugerują, że podejście, które nie wykryło najniższego miana wirusa, byłoby odpowiednie do identyfikacji osób z umiarkowanym lub wysokim obciążeniem wirusem.

Białka ostrzegawcze

Trzeci test finansowany przez RADx zapewnia wyniki w zaledwie 15 minut. Zamiast wykrywania wirusowego RNA, test firmy Quidel z San Diego wykrywa białka z cząsteczek wirusa. Te wirusowe białka są również antygenami, co oznacza, że ​​stymulują odpowiedź immunologiczną, gdy atakują nasze ciała. Takie testy antygenowe są podobne do testów stosowanych w gabinetach lekarskich i aptekach do diagnozowania osób z grypą.

Nie należy mylić testów antygenowych z testem na przeciwciała, który wykrywa przeciwciała, które osoba rozwija w odpowiedzi na infekcję. Podobnie jak test ciążowy, testy na antygen COVID-19 wykorzystują przeciwciała do wykrywania białek wirusa i odpowiedź tak lub nie, mówi Kim Hamad-Schifferli, bioinżynier z University of Massachusetts Boston.

Test antygenowy Quidel Sofia SARS został dopuszczony do użytku awaryjnego. Podobnie jak inne szybkie testy finansowane przez RADx, wykorzystuje stację dokującą i jednorazowe wkłady: zamiast robić linię na sztyfcie, tak jak robi to test ciążowy, stacja dokująca wykrywa sygnał fluorescencyjny, jeśli obecne są białka SARS-CoV-2.

Test antygenu przeprowadzony przez Abbott Laboratories wymaga tylko karty testowej, próbki wymazu i kilku kropli roztworu reakcyjnego, aby w ciągu 15 minut zdiagnozować COVID-19. /ABBOTT

Test Abbott Laboratories, który 26 sierpnia uzyskał zezwolenie na użycie w nagłych wypadkach, jest również testem na antygen, a dzięki technologii opartej na karcie jest jeszcze prostszy. Firma Abbott z siedzibą w Abbott Park w stanie Illinois twierdzi, że jej test był w stanie wykryć 34 z 35 pacjentów z COVID-19 pozytywnym objawami, czyli 97 procent, we wstępnych badaniach.

Korzyści: Test antygenu nie wymaga żadnych specjalistycznych narzędzi laboratoryjnych ani enzymów. „To wszystko jest samowystarczalne” – mówi Hamad-Schifferli. Jednak bez etapu amplifikacji materiału wirusowego test antygenu może być mniej czuły niż PCR lub LAMP i skutkować wyższym odsetkiem wyników fałszywie ujemnych, do 20% zgodnie z wytycznymi FDA dotyczącymi autoryzacji użycia w nagłych przypadkach dla testów antygenowych .

Dzieje się tak, ponieważ ludzie mogą wytwarzać bardzo różne ilości wirusa, w zależności od tego, ile czasu minęło od zarażenia. U większości ludzi koronawirus występuje najliczniej od kilku dni po zakażeniu do około dziewięciu dni po rozpoczęciu choroby. Następnie włącza się układ odpornościowy, zapobiegając tworzeniu się wirusów. Z drugiej strony wirusowe RNA może być wykrywalne u niektórych osób przez ponad miesiąc. Ujemny wynik testu antygenowego ma większe szanse na fałszywy wynik, więc FDA twierdzi, że diagnoza może wymagać potwierdzenia za pomocą innego rodzaju testu, takiego jak PCR.

Nowy rodzaj szybkiego testu

Chociaż testy antygenowe zazwyczaj nie są tak dokładne, jak standardowe PCR lub nowe szybkie testy, mogą odegrać kluczową rolę w zakończeniu pandemii – jeśli ich stosowanie stanie się powszechne. Jednak w chwili obecnej nawet 15-minutowy test firmy Abbott nadal musi zostać zamówiony przez lekarza i wykonany w placówce służby zdrowia, co może stanowić przeszkodę w jego stosowaniu. Ale co by było, gdyby ludzie nie musieli nawet wychodzić z domu, aby zrobić test?

Nad tym właśnie pracują Hamad-Schifferli i jej koledzy. Chodzi o to, aby zbudować tańszy test, który nie wymaga dedykowanego instrumentu – wystarczy pasek papieru i sygnał wykrywalny wzrokiem. Taki prosty test mógłby być szerzej stosowany przez ludzi w domu. „To byłby przełom” – mówi.

Jeśli testy COVID-19 zostaną wdrożone wystarczająco szeroko, mogą służyć jako środek zdrowia publicznego do identyfikacji osób z wysokim poziomem SARS-CoV-2 którzy rozprzestrzeniania wirusa na innych, nawet jeśli sami nie wykazują objawów. Dzieje się tak, ponieważ częste i szybkie testy mogą być używane do wskazywania epidemii w trakcie ich występowania. Jeśli testy te są wystarczająco tanie, mogą być używane przez ludzi codziennie, wyłapując wszelkie pominięte wykrycia w trakcie powtarzanych serii testów.

Stany Zjednoczone testują obecnie średnio prawie 700 000 osób dziennie, na podstawie danych z okresu od 21 do 27 sierpnia. Jednak Michael Mina chce zobaczyć jeszcze więcej testów, np. „200 milionów testów… każdego dnia w tym kraju”. Nadzór zapewniany przez takie szeroko zakrojone testy „skutecznie zrobi to samo, co szczepionka”, spowalniając rozprzestrzenianie się koronawirusa, mówi Mina, epidemiolog z Harvard TH Chan School of Public Health w Bostonie.

Jednak w przypadku codziennych, obejmujących całą populację testów, które mogą ostrzec ludzi, gdy po raz pierwszy zaczną przenosić koronawirusa, test musi być wystarczająco tani – na przykład poniżej dolara – aby wiele osób mogło z niego często korzystać. Abbott powiedział, że jego testy będą kosztować 5 USD. Wkłady testowe firmy Quidel kosztują 23 USD za sztukę, a inne szybkie testy finansowane przez RADx są prawdopodobnie w podobnym przedziale cenowym. Biorąc pod uwagę ich większą dokładność, testy te mogą służyć odrębnemu celowi: jednoznacznemu określeniu, czy dana osoba jest zarażona i zapewnieniu, że otrzyma leczenie.

Święty Graal testów może być takim, który jest szybki, łatwy, dokładny i niedrogi, a także może być szeroko stosowany – nawet przez ludzi w domu. Jedna grupa naukowców może należeć do tych, którzy zbliżają się do tego celu. Pracami kierują Abudayyeh, Jonathan Gootenberg i Feng Zhang, wszyscy bioinżynierowie z McGovern Institute for Brain Research na MIT. Zhang jest również członkiem Broad Institute of MIT i Harvard University.

Zespół opracował test wykorzystujący narzędzie do edycji genów CRISPR. Wystarczy tylko dodać próbkę – z wymazu z nosa lub śliny – do probówki z roztworem reakcyjnym, podgrzać probówkę do 60 ° C przez godzinę w garnku z wodą, a następnie dodać do probówki papierowy pasek testowy.  Jeśli pojawią się dwie linie, oznacza to, że obecny jest RNA SARS-CoV-2.

Odczyt opiera się na aktywności enzymu CRISPR Cas12b. Jeśli w reakcji obecny jest RNA SARS-CoV-2, Cas12b odcina to, co nazywa się reporterem, krótki fragment DNA, który jest oznaczony na obu końcach. Dwie połówki reportera przenoszą następnie na pasek papieru w różne miejsca i pojawiają się jako dwie linie. Jeśli wirusowe RNA nie jest obecne, reporter pozostaje nienaruszony i przenosi na pasek w jedno miejsce, ukazując się jako jedna linia.

Nowy test, STOPCovid, nie jest jeszcze dopuszczony do użytku klinicznego, ale na podstawie testów przeprowadzonych na niewielkiej liczbie pacjentów identyfikuje przypadki SARS-CoV-2, a także testy PCR – poinformowali naukowcy 8 maja we wstępnym druku opublikowanym w medRxiv.org. Zwraca wyniki w około godzinę i kosztuje mniej niż 10 USD.

W przeciwieństwie do szybkich testów opartych na dokach i kartridżach, test STOPCovid jest przeznaczony do skalowania do milionów testów tygodniowo, mówi Gootenberg. „Nigdy nie było zapotrzebowania na miliony lub dziesiątki milionów testów tygodniowo – nigdy.” Inne grupy badawcze również opracowały podobne testy COVID-19 oparte na CRISPR. Wraz z rozwojem tak wielu nowych technologii do testowania pod kątem koronawirusa, „wyjdziemy z epidemii z zupełnie nowym polem diagnostyki” – mówi Mina.

Źródło: Jack J. Lee

Food and Drug Administration. COVID-19 update: FDA authorizes first diagnostic test where results can be read directly from testing card. Published August 26, 2020.

Food and Drug Administration. Coronavirus (COVID-19) update: FDA issues emergency use authorization to Yale School of Public Health for SalivaDirect, which uses a new method of saliva sample processing. Published August 15, 2020.

V.L. Dao Thi et alA colorimetric RT-LAMP assay and LAMP-sequencing for detecting SARS-CoV-2 RNA in clinical samplesScience Translational Medicine. Published August 12, 2020. doi: 10.1126/scitranslmed.abc7075.

C.B.F. Vogels et al. SalivaDirect: Simple and sensitive molecular diagnostic test for SARS-CoV-2 surveillance. medRxiv.org. August 4, 2020. doi: 10.1101/2020.08.03.20167791.

The COVID-19 consortium for understanding the public’s policy preferences across states. Report #8: Failing the test: Waiting times for COVID diagnostic tests across the U.S. Published August 3, 2020.

National Institutes of Health. NIH delivering new COVID-19 testing technologies to meet U.S. demand. Published July 31, 2020.

D.B. Larremore et alTest sensitivity is secondary to frequency and turnaround time for COVID-19 surveillance. medRxiv.org. June 27, 2020. doi: 10.1101/2020.06.22.20136309.

J. Joung et alPoint-of-care testing for COVID-19 using SHERLOCK diagnostics. medRxiv.org. May 8, 2020. doi: 10.1101/2020.05.04.20091231.

Zdjęcia: QUIDEL

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x