COVID-19

Види тестів для виявлення COVID-19

На сьогоднішній день доступно багато діагностичних тестів на хворобу COVID-19. У цьому дописі в блозі ми зосередимося на показі характеристик та основних переваг, які слід використовувати при виявленні, скринінгу та моніторингу захворювання.

тестів

  • 1. Вступ
  • 2) Зворотна транскрипція та полімеразна ланцюгова реакція (RT-PCR)
  • 3) Бічний потік/колоїдна імунохроматографія
  • 4) Імуноаналізи типу ІФА
  • 5. Висновки

1. Вступ

Розробляється цілий ряд молекулярних методик, починаючи від лабораторних досліджень і закінчуючи діагностикою та веденням пацієнтів з COVID-19. Ці методи, хоча добре відомі дослідникам та клініцистам, а також аналізи антитіл та антигенів, можуть бути відносно невідомими для загальної спільноти. Цей допис у блозі був написаний для опису та пояснення основних принципів основних діагностичних тестів на COVID-19, що використовуються в даний час.

два) Зворотна транскрипція та полімеразна ланцюгова реакція (RT-PCR)

ПЛР - дуже поширена техніка, яка впродовж останніх 30 років застосовується (і використовується) у дослідженнях та діагностиці для виявлення генетичної інформації. RT-PCR - це версія цієї методики для виявлення присутності РНК. В даний час ця методика використовується як тест для виявлення присутності вірусу SARS-CoV-2. Цей тип тесту часто використовується як тест першого ряду на COVID-19, оскільки він безпосередньо тестує на наявність РНК вірусу.

Тести RT-PCR цілком швидкий, чуйний і надійний, здатні дати результати за 3-4 години, хоча, як правило, це займає більше часу, якщо спочатку зразки потрібно надсилати до спеціалізованих зовнішніх лабораторій (у середньому 6-8 годин). Багато діагностичних та дослідницьких компаній виробляють продукцію, тести та апарати для ПЛР, щоб зробити технологію широко доступною. Деякі тести RT-PCR розроблені як набір "все-в-одному", що зменшує обробку в лабораторіях та можливість забруднення.

Як це працює?

Після того, як проба відібрана, білки та інші молекули повинні бути видалені, виділяючи лише РНК. Це буде суміш генетичного матеріалу людини, а також будь-якої вірусної РНК, яка може бути присутнім.

Ферменти набору транскрибують РНК в ДНК, яка посилюється для виявлення вірусів за допомогою термоциклера, який генерує температурну програму для отримання приблизно 35 мільярдів копій вірусної ДНК для кожної нитки вірусної РНК, яка спочатку була присутня.

Використовуються флуоресцентні маркери вони здатні зв'язуватися з ампліфікованою ДНК і виробляти світло, яке машина може прочитати для отримання результату тесту. Якщо інтенсивність виробленого світла досягає певного порогу, вона класифікується з результатом позитивні. Кількість температурних циклів ПЛР, необхідних для досягнення порогу флуоресценції, реєструється і забезпечує оцінку кількості вірусу, присутнього у зразку пацієнта.

Спочатку вірусну ДНК нагрівають до 94 ° С, розділяючи дві нитки ДНК. Потім реакцію охолоджують до 55 ° C. Цей факт дозволяє невеликим порціям комплементарної ДНК (праймери або праймери) зв'язуватися з вірусною ДНК. Нарешті, температуру підвищують до 72 ° С, щоб полімераза Taq могла подовжити кожну з цих ланцюгів ДНК. І таким чином починається новий цикл ПЛР.

Що виявляє тест RT-PCR?

RT-PCR визначає, чи є вірусна РНК у зразках пацієнта чи ні. Це робиться шляхом посилення областей генетичного матеріалу вірусу, як правило, білка Спайк, білок N хвиля конверт вірусу. Результат RT-PCR вказує кількість циклів, необхідних для виявлення порогу виявлення ДНК, таким чином, що чим більше вірусу присутній у зразку, тим менша кількість циклів необхідна для отримання сигналу. Ці зразки зазвичай беруть з носа або горла за допомогою довгих або коротких мазків.

Що означає отриманий результат?

Тест RT-PCR є високочутливим, і його результат дає інформацію про наявність вірусу у пацієнта.

Позитивний результат тесту: - Позитивний результат ПЛР означає, що це особа, у якої відібрана проба в даний час інфіковані вірусом.
Негативний результат тесту: - Негативний результат ПЛР може означати, що: особа в даний час не інфікований цим вірусом, або що вірус відсутній у місце, де була взята проба, також помилково негативний результат може бути результатом низькоякісний зразок або що це занадто рано чи пізно при зараженні для виявлення реплікації вірусу. Ось чому негативні результати тестів вимагають відбору нових зразків пацієнтів через кілька днів, щоб зменшити ймовірність помилково пропустити інфіковану людину.

Тест RT-PCR nабо може виявити, чи була у людини вірус і перевершив хворобу COVID-19, оскільки виявляє лише коли є активний вірус.

Переваги та обмеження

  • - RT-PCR - це надійна техніка.
  • - Оскільки RT-PCR настільки поширений у лабораторіях, технологія вже існує для виявлення присутності вірусу.
  • - RT-PCR може виявити поточні інфекції, дозволяючи медичному персоналу визначати, хто зараз інфікований, а хто ні.

  • - RT-PCR базується на виявленні вірусу, тому для підрахунку можна ігнорувати тих пацієнтів, які пролили вірус і одужали від хвороби.
  • - Поширення вірусу по дихальних шляхах у пацієнтів різне, тому, навіть якщо людина інфікована, вірус іноді виявляється лише в мокроті або мазку носоглотки, але не обов’язково в обох місцях одночасно.
  • - RT-PCR для COVID-19 може визначити, чи зараз людина інфікована цим конкретним коронавірусом. Неможливо надати інформацію про інші захворювання або симптоми.

3) Бічний потік/колоїдна імунохроматографія

Імунохроматографічні аналізи бічного потоку в ЗМІ зазвичай називають "швидкими тестами", оскільки в даний час вони використовуються для виявлення антитіл до хвороби в крові пацієнта. Тести бічного потоку можуть виявити антитіла до вірусу в крові пацієнта, вказуючи на те, що пацієнт мають COVID-19 або одужали від COVID-19.

Тести на бічні потоки антитіл на ГРВІ-CoV-2 повинні призначати і використовувати медичні працівники. Вони вимагають від пацієнта краплі крові, як правило, від уколу пальця, подібно до тестів для перевірки рівня цукру в крові при певних типах діабету. Ці тести працюють зовсім інакше, ніж RT-PCR, і спрямовані на виявлення імунної відповіді пацієнта на вірус, а не на виявлення самого вірусу.

Як це працює?

Імуноаналізи з бічним потоком - це прості прилади, здатні виявляти антитіла в крові. Медичний персонал бере у пацієнта невеликий зразок крові і опускає його на губку всередині приладу. Потім додають кілька крапель буфера, щоб допомогти пробі крові пройти через пристрій. Коли зразок рухається через пристрій, антитіла до SARS-CoV-2, які присутні в зразку, захоплюватимуть антитіла в тестовій та контрольній лініях. Цей процес захоплення та зв’язування виробляє зміну кольору вздовж тестової та контрольної ліній, які можна побачити неозброєним оком, утворюючи одну, дві або три лінії залежно від типу наявних антитіл (IgM або IgG).

Що виявляє тест бічного потоку?

Імуноаналізи бічного потоку на ГРВІ-CoV-2 виявляють два типи захисних антитіл, які виробляються організмом при імунній системі. Ці антитіла допомагають боротися із захворюваннями і залишаються в крові протягом місяців після очищення вірусу та хвороби. Наявність антитіл в організмі часто називають імунітетом або відсутність у людини імунітету до вірусу, оскільки ці антитіла захищають від реінфекції та повернення тієї самої хвороби.

Коли ми інфіковані вірусом, наша імунна система виробляє антитіла IgM на ранній стадії з проміжною силою зв’язування з вірусом, які можуть почати працювати з метою усунення вірусу приблизно через 5 днів після нової інфекції. Зазвичай через 8-10 днів після зараження антитіла IgG з високою міцністю зв'язування можуть допомогти швидше очистити вірус. Імуноаналізи бічного потоку антитіл можуть бути розроблені для виявлення IgM або IgG окремо або обох разом.

Що означає отриманий результат?

Імуноаналізи бічних потоків на антитіла виявляють антитіла до вірусу в крові. Вони не виявляють сам вірус. Тести на антитіла забезпечують надзвичайно важливу здатність виявляти минулі інфекції вірусами, щоб ідентифікувати людей, які проходили безсимптомно, людей, які очистили вірус, і тому більше не ризикують заразитися або передати вірус іншим особам. Крім того, тести на антитіла мають вирішальне значення для оцінки поширення вірусу серед населення та рівня імунітет "стада" серед населення. Це важливо для розуміння потенційних наслідків скасування або здійснення заходів щодо боротьби з вірусом, таких як карантин, соціальна дистанція, закриття шкіл та робочі місця.

Тести імунологічного аналізу бічного потоку для оцінки присутності антитіл IgG та IgM дуже просто інтерпретувати: має з’явитися контрольна лінія, яка показує, що аналіз функціонував правильно. Інші результати, які можуть з’явитися, - це будь-який тип антитіл, виявлений у зразку. Поява ліній для IgG або IgM, або обох, вказує на позитивну пробу і, отже, на те, що пацієнт інфікований коронавірусом COVID-19.

Переваги та обмеження

  • - Тести бічного потоку є надзвичайно швидко, досягти результатів всього за 15 хвилин.
  • - Вони дозволяють неінвазивна вибірка для виявлення наявності вірусу.

  • - Точність діагностики коронавірусу обмежена.
  • - До цього часу наявні набори бічного потоку можуть визначати лише те, чи був пацієнт коли-небудь інфікований COVID-19. Потрібні додаткові тести, щоб перевірити, чи зараз пацієнт інфікований.

4) Імуноаналізи ІФА

ІФА - загальноприйнята методика, яка може бути використана для виявлення антигенів або антитіл. У тестах ІФА використовуються зв’язані з антитілами ферменти, які спричиняють зміну кольору, яку можна кількісно визначити. Сила зміни кольору пропорційна кількості антитіл, присутніх у зразку. ІФА дозволяють проводити до 96 проведених аналізів одночасно, забезпечуючи недорогий та ефективний метод для тестування безлічі багатьох зразків одночасно. Ця технологія може допомогти прискорити кількість пацієнтів, які можуть пройти тестування на ГРВІ-CoV-2.

Як це працює?

ІФА виявляє антитіла, що утворюються в крові пацієнта внаслідок зараження ГРВІ-CoV-2. Весь експеримент можна провести в одній лунці і включає змішування зразків пацієнтів, антитіл, антигенів та ферментів разом із субстратом, який при метаболізмі перетворюється на продукт, що змінює колір. Давайте подивимось на таку схему:

  1. Пробу плазми пацієнта додають у лунку, що містить специфічний антиген SARS-CoV-2.
  2. Антитіла, присутні (або відсутні) проти SARS-CoV-2 у плазмі пацієнта, зв’язуються з антигенами, розташованими біля основи лунки, решта елементів, присутніх у зразку плазми, елімінуються промиванням.
  3. Для зв’язування антитіл пацієнта додаються ферментно-зв’язані вторинні антитіла. Надлишок антитіла, не зв’язаного з антитілом пацієнта, видаляється промиванням.
  4. Додають субстрат, який розпізнається ферментами, зв’язаними з вторинним антитілом.
  5. У виявлених лунках антитіла проти ГРВІ-CoV-2 починають змінювати колір.
  6. Сформований продукт можна об’єктивно визначити за допомогою планшетного зчитувача.
  7. Якщо пацієнт не був інфікований COVID-19, весь процес не можна проводити, так що в лунці не утворюється зміна кольору.

Що виявляє тест ELISA?

Набори ІФА для виявлення антитіл виявляють відповідь антитіл на інфекцію COVID-19. Виявлення антитіл проти ГРВІ-CoV-2 може сказати клінічному спеціалісту, якщо пацієнт інфікований COVID-19, або в даний час, або в минулому. Однак інфікованих пацієнтів не буде виявлено відразу після зараження, а лише тоді, коли імунна система до вірусу може бути виявлена ​​в крові, приблизно через 5 днів після зараження. Поточні знання припускає що як тільки людина заразилася вірусом, її імунна система запобіжить майбутньому зараженню цим самим вірусом.
Набір ELISA для наявності антитіл забезпечує дуже важливу інформацію для пацієнта Діагностика, лікування та відновлення COVID-19 а також допомагає дослідникам оцінити скільки людей населення були інфіковані, що важливо для планування боротьби з інфекцією.

Що означає отриманий результат?

Набір ІФА показує позитивний результат (добре зміна кольору) якщо у пацієнта є антитіла до ГРВІ-CoV-2. Це може не означати, що в даний час вони мають вірус, просто у нього якийсь момент був. Це пов’язано з тим, що антитіла залишаються в крові навіть після очищення інфекції. Негативний результат означав би, що пацієнт не заразився COVID-19 і може не мати імунітету проти нього.

Переваги та обмеження

  • - ІФА - проста та дешева лабораторна техніка.
  • - ІФА - це добре встановлені та задокументовані дослідження в науковому та медичному співтоваристві.
  • - Результати, як правило, можуть бути отримані протягом 1-3 годин після збору зразків пацієнта.
  • - Набори ІФА дозволяють проводити тестування багатьом пацієнтам одночасно.

  • - Їх не можна проводити на місці, зразки повинні бути зібрані, оброблені та проаналізовані в лабораторії.