Незважаючи на те, що першою хвилею глобальної пандемії нового коронавірусу успішно керує наша країна, сучасний розвиток і збільшення випадків захворювання, пов'язаних з відкриттям економіки, свідчать про початок другої хвилі. Тестування і надалі відіграватиме ключову роль у контексті загальної системи моніторингу коронавірусу SARS-CoV-2. Тому ми вирішили приділити цьому більше уваги.
Доступні технології для тестування на COVID-19
В даний час доступні кілька типів тестів на COVID-19. Значні кошти також витрачаються на розробку нових. Ми спробуємо пояснити вам, як працюють окремі тести, які їх переваги та недоліки та для чого вони використовуються.
Загалом ми виділяємо дві великі групи тестів:
- Діагностичні тести виявляють наявність самого вірусу в організмі та виявляють триваючу інфекцію. Вони використовуються для підтвердження зараження COVID-19. Вони використовують мазки з глотки та носоглотки. Patia sem:
- молекулярні тести (RT-PCR, RT-qPCR, NAAT)
- тести на антиген
- Серологічні тести (тести на антитіла) використовуються для визначення можливості зараження коронавірусом у минулому. Ці тести виявляють наявність антитіл у крові, тобто імунну відповідь організму, яка виникає лише через тижні після прояву симптомів захворювання. Вони можуть визначити рівень зараження в популяції, але вони не можуть виявити хворобу досить рано з метою діагностики захворювання та пошуку контактів.
Давайте розберемо кожен тип окремо.
Молекулярні тести
Ці тести, відомі як ПЛР, qPCR, RT-PCR, виявляють наявність генетичного матеріалу вірусу або вірусної нуклеїнової кислоти (РНК або ДНК).
- ДНК - дезоксирибонуклеїнова кислота - це молекула, в якій більшість живих організмів зберігає свій генетичний код. ДНК містить інформацію, яку клітини використовують для утворення білків.
- РНК - рибонуклеїнова кислота - виконує більше функцій, але головним її завданням є копіювання генетичної інформації з ДНК (транскрипція) для отримання білків (трансляція).
ПЛР (полімеразна ланцюгова реакція) - дуже надійний, чутливий, а тому часто застосовуваний метод виявлення слідів генетичного матеріалу (ДНК або РНК) будь-якого мікроорганізму, вірусу чи бактерії. Ця технологія використовується більше 30 років. ПЛР може захоплювати специфічні гени з отриманого генетичного матеріалу з мазків горла та носа і розмножувати його хімічною реакцією, щоб його можна було захопити флуоресцентним барвником. Звідси і назва полімерної ланцюгової реакції.
Варіант цього методу, відомий як RT-PCR (PCR з зворотною транскрипцією), використовується для виявлення присутності коронавірусу SARS-CoV-2. Це пов’язано з тим, що коронавірус SARS-CoV-2, як і деякі інші віруси, не містить ДНК, а лише РНК. Коли людський організм заражений таким вірусом, насправді трапляється, що він проникає в здорові клітини людського тіла, які виробляють нашу РНК, і маніпулює ними, щоб вони виробляли не людський білок, а білки вірусу. Вони перетворяться на вірусні фабрики.
Для виявлення вірусної РНК використовується фермент, який перетворює РНК вірусу в ДНК. Це робиться в одноетапному процесі, який називається зворотна транскрипція. Згодом процес протікає, як при ПЛР, вірусна ДНК множиться в мільйон разів і виявляється флуоресцентним барвником. Цей метод дуже надійний, оскільки однієї частинки, присутніх у мазку з глотки або носоглотки, достатньо для виявлення присутності вірусу в організмі.
Що означають результати тесту?
- Суб'єкт має гостру інфекцію COVID-19.
- В даний час випробуваний не заражений вірусом.
- Віруса немає на місці, де було взято мазок (тому стандартно беруть пробу як з носа, так і з рота). На більш пізній стадії вірус переміщається нижче і, хоча і знаходиться в легенях, не виявляється у глотці та носоглотці.
- Захворювання занадто рано або вже відбулося і вже занадто пізно. Негативний результат не означає, що тест буде негативним завтра або через кілька днів та за наявності факторів ризику, відповідно. його слід повторити після появи симптомів.
Які переваги та недоліки методу RT-PCR?
RT-PCR - це дуже чутливий, надійний та добре задокументований метод. В даний час RT-PCR є найбільш надійним методом діагностики COVID-19. Цей метод також менш схильний до забруднення, оскільки весь процес відбувається в закритій трубі.
Основним його недоліком є те, що він вимагає спеціалізованого обладнання та підготовки персоналу, тому проводиться лише в спеціалізованих лабораторіях. Це також впливає на доступність результату (зазвичай протягом 48 годин).
Цей метод дозволяє виявити лише триваючу інфекцію, оскільки коли вірусу вже немає в організмі, він не може його виявити. Цього методу недостатньо для виявлення та контролю пацієнтів, які вже одужали від COVID-18. Якщо ви подолали хворобу, жоден з молекулярних методів вам цього не скаже. Це створює певну невизначеність, особливо якщо ви потрапили в добровільний карантин через лише незначні або незрозумілі симптоми. Додатковим методом у такому випадку є серологічні тести, про які ми пишемо далі в статті.
Тести на антиген
Що таке антиген?
Імунна система людини, але також імунна система всіх хребетних, працює за одним основним принципом: кожен білок в організмі, який не має коду власних генів, швидше за все, є збудником, який потрібно знайти та знищити. Коли імунна система виявляє чужорідний білок, білі кров’яні клітини починають виробляти антитіла для його пошуку та знищення. Чужорідний білок, який викликає всю цю реакцію, називається антигеном, оскільки він утворює антитіла (антитіла).
Як працюють антигенні тести?
Антигенні аналізи мають свою назву, походить від того, що вони шукають антигени, тобто j. специфічні вірусні білки. Як і тест на грип, в антигенних тестах на новий коронавірус використовуються тваринні антитіла, які "полюють" на білки вірусу на його поверхні (звані Спайк або S глікопротеїн).
Мазки зі слизової глотки та носоглотки використовують для тесту, а також для тесту ПЛР. Потім вони поміщаються в рідину для вивільнення вірусу із отриманих зразків. Потім рідина наноситься на поверхню тестового предметного стекла, що покриває антитіла. Антитіла приклеюються до предметного предметного стекла і прикріплюються до білків вірусу, присутніх у зразку. Потім на тест-предметне скло наносять додаткові антитіла, які хімічно забарвлюють, щоб бути видимими неозброєним оком або під флуоресцентним освітленням. Якщо зразок містить антигени вірусу, вони прикріплюються двома типами антитіл: один приклеює їх до предметного стекла, а інший робить їх видимими. Чим більше вірусу містить зразок, тим видно кольоровий слід. Якщо зразок позитивний, кольорові лінії з’являться на тест-предметному склі протягом 15-20 хвилин.
Що означають результати тесту?
- Суб'єкт має гостру інфекцію COVID-19.
- В даний час випробуваний не заражений вірусом.
- Вірус відсутній на місці, де був зібраний мазок, або він занадто низький.
- Хвороба перебуває на ранній стадії, або вона вже сталася і запізно. Якщо ще рано, тест слід повторити.
Переваги та недоліки антигенних тестів
Головною перевагою є швидкість і простота використання в порівнянні з тестами ПЛР, оскільки весь тест займає 15-30 хвилин і вимагає невеликого досвіду. Зразки не надсилаються в лабораторії.
Позитивний тест може діагностувати триваючу хворобу COVID-19. Це означає, що якщо ви пройдете цей тест, ви гарантовано матимете COVID-19. Крім того, цей тест є дешевою альтернативою порівняно з молекулярними тестами (RT-PCR).
З іншого боку, тести на антиген виявляють лише те, чи інфікований зараз заражений коронавірусом. Антигенів немає до або після захворювання, оскільки цей метод також покладається на виявлення частин вірусу.
Порівняно з молекулярними аналізами, ці аналізи менш чутливі, оскільки вони не розмножують вірусні частинки, ніж аналіз RT-PCR. Якщо в зразку занадто мало антигенів, тест не виявляє їх, що означає більше помилкових негативів.
Хоча це усталена технологія тестування, антигенні аналізи на COVID-19 тільки починаються. В даний час тест затверджений Quidel. Аналізи антигенів є дуже швидким методом тестування на гостру наявність інфекції COVID-19 і мають великий потенціал. Однак вони демонструють відносно високий показник хибнонегативних результатів (до 20%). У поєднанні з точними молекулярними тестами (ПЛР) та тестами на антитіла вони відіграють важливу роль у отриманні загальної картини поширення коронавірусної інфекції серед популяції.
Серологічні тести (тести на антитіла)
Серологічні аналізи на COVID-19 спрямовані на виявлення специфічних антитіл у крові, які зв’язуються з антигенами коронавірусу. Ці тести визначають, чи подолала людина раніше COVID-19. Той, хто подолав хворобу, матиме в крові специфічні антитіла проти збудника, якому вони піддавалися. Імунна система починає виробляти антитіла в рамках процесу боротьби з інфекцією. Антитіла залишаються в крові після проходження захворювання. Це означає, що тест на антитіла не може визначити, чи є у людини, що тестується, тривала інфекція.
Які антитіла виявляються серологічними дослідженнями на COVID-19?
Людський організм виробляє до 5 типів антитіл - імуноглобулінів, кожен з яких відіграє незамінну роль у функціонуванні імунної системи. Серологічні аналізи COVID-19 фокусуються на IgM, IgG, IgA та загальних антитілах. Однак дослідження в цій галузі все ще тривають, і коронавірус також показує певні особливості у виробництві окремих типів антитіл.
- Антитіла IgM представляють першу реакцію організму на інфекцію. Вони не є специфічними для окремих вірусів, вони мають здатність зв’язуватися з множинними антигенами, щоб швидко їх вивести під час первинної інфекції. Вони найбільші, але становлять лише 10% від загальної кількості антитіл. Вони утворюються приблизно з 7-го дня від початку зараження.
- Антитіла IgG є найменшими та найчисленнішими, вони становлять до 80% від загальної кількості антитіл. Зазвичай вони з’являються пізніше при зараженні як вторинна реакція імунної системи. Оскільки вони найбільш специфічні для певних вірусів і залишаються найдовшими в крові, вони відіграють ключову роль в імунітеті до певної хвороби, а отже, і до COVID-19. Вони формуються пізніше і можуть тривати місяцями, що наразі досліджується.
- Антитіла IgA виконують роль захисту поверхонь слизової оболонки і присутні в сироватці крові, секретах, слині, сльозах, поту та грудному молоці. Вони також утворюються на початку захворювання разом з антитілами IgM.
Як працює серологічний тест?
Існує кілька методів, що використовуються для перевірки антитіл до нового коронавірусу. Одним з них є метод ІФА (від англійського Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, що означає ферментно-зв’язаний імуноабсорбентний тест), який також використовується для тестування словацькими лабораторіями Alpha medical.
Зразок крові направляється в лабораторію, де поступово змішується з антитілами, антигенами та ферментами разом із молекулою, що змінює колір. Якщо зразок позитивний на антитіла до коронавірусу SARS-CoV-2, ця молекула змінить колір. Зміну кольору можна виявити неозброєним оком або за допомогою приладу, який називається спектрофотометром.
Що означає результат тесту?
- Наявність антитіл у крові, ймовірно, свідчить про позитивний результат COVID-19 у минулому.
- Наявність антитіл не обов'язково означає, що вони боролися з COVID-19; вони могли утворитися внаслідок іншої інфекції або захворювання. Тому для підтвердження захворювання потрібно враховувати фактори ризику. Якщо випробуваний не стикався з коронавірусом, дуже малоймовірно, що він подолав хворобу.
- У досліджуваного немає антитіл до COVID-19, і, отже, навряд чи він має імунітет до захворювання.
- Оскільки вироблення антитіл займає певний час, якщо зразок крові брали занадто швидко після зараження, негативний результат може не свідчити про відсутність COVID-19. Розглянувши фактори ризику та симптоми, тест слід повторити в цьому випадку.
Які переваги та недоліки цього методу?
ІФА - це дуже проста і недорога лабораторна технологія, яка вже багато років добре документується і застосовується в медицині. ІФА - дуже надійний та чутливий метод: він досягає чутливості (здатності точно визначити позитивний результат) на 100% через 12 днів від початку симптомів та специфічності (здатність точно визначити позитивний результат) до 98%. Тому не давайте плутати цей тест з одноразовими тестами на антитіла, які використовують кров від уколу пальця і мають нижчу чутливість та надійність.
Тести ІФА можна проводити на кількох зразках (до 96) одночасно, тому його можна використовувати для швидкого тестування великої кількості пацієнтів.
Взятий зразок крові слід направити в лабораторію, що також впливає на доступність результатів (як правило, протягом 48 годин).
Недоліком цього методу є те, що він не може надійно визначити триваючу хворобу COVID-19.
Який потенціал тестування на антитіла та коли його використовувати?
Серологічні тести мають велике значення для виявлення осіб, які перемогли COVID-19. Для епідеміологічних органів вони надають огляд поширення вірусу та самої хвороби, швидкості її поширення, смертності та, побічно, колективного імунітету.
Це важлива інформація для кожного з нас. Це підтверджується тим фактом, що переважна більшість осіб із COVID-19 не виявляє жодних симптомів захворювання.
Вважається, що як у випадку інших захворювань, так і після подолання хвороби COVID-19, антитіла залишаються в крові і таким чином забезпечують захист організму від рецидивуючої хвороби. Дослідники з усього світу намагаються знайти відповіді на такі запитання, як кількість антитіл, необхідних для забезпечення імунітету до коронавірусу, і наскільки такий імунітет може зберігатися.
Серологічні тести не можуть бути використані для діагностики гострих випадків COVID-19 або як доказ неінфекційності під час поїздки за кордон або повернення на роботу. Для цього потрібен тест RT-PCR.
Серологічні тести мають великий потенціал для подальшого використання для виявлення потенційних донорів плазми крові, які можуть врятувати життя пацієнтам із серйозним перебігом COVID-19. Під час розробки вакцини вони можуть використовуватися для виявлення імунної відповіді організму.