Czy możliwy jest test alkomatem na koronawirusa?

Jedyne, co jest tak frustrujące jak czekanie na informację, czy masz pozytywny wynik testu na koronawirusa, co może trwać kilka dni, to samo poddanie się testowi. Najczęstszy test na COVID-19 polega na włożeniu długiego wacika do nozdrza w celu pobrania wydzieliny z tylnej części nosa i gardła — nie jest to przyjemne uczucie. Jednak naukowcy przecierają szlaki w łatwiejszych metodach. Jedna z nich może przypominać badanie oddechu pod kątem spożycia alkoholu.

„To pomysł, że masz oddech COVID” – mówi Health Life Guide Makeda Robinson, dr n. med., dr nauk medycznych , stypendystka chorób zakaźnych na Uniwersytecie Stanforda. „Wykazano już wcześniej, że wirusy i komórki zakażone wirusami mogą emitować te lotne związki organiczne lub LZO do oddechu”.

Naukowcy opracowali i przeprowadzili niewielkie wczesne badanie nad urządzeniem przypominającym alkomat, które ma szybko wykrywać obecność SARS-CoV-2, wirusa wywołującego COVID-19. Wyniki zostały niedawno opublikowane w ACS Nano , publikacji American Chemical Society.

Jak to działa

Urządzenie ma czujnik wykonany z nanomateriałów połączonych z cząsteczkami wrażliwymi na LZO. Kiedy LZO z oddechu wchodzą w interakcję z czujnikiem, opór elektryczny ulega zmianie, tworząc wzór. Naukowcy wykorzystali uczenie maszynowe, aby wytrenować czujnik do rozpoznawania kluczowych różnic w wydychanym powietrzu i identyfikowania możliwego podpisu COVID-19 na podstawie sygnałów oporu elektrycznego. 

Aby wytrenować czujnik do rozpoznawania możliwego podpisu COVID-19, naukowcy zrekrutowali trzy grupy: 49 pacjentów z potwierdzonym COVID-19, 58 zdrowych osób i 33 pacjentów z infekcją płuc inną niż COVID. Każdy uczestnik dmuchał w prototyp przez kilka sekund. Następnie naukowcy musieli ustalić, czy potencjalny podpis COVID prototypu był dokładny, więc przetestowali urządzenie na mniejszej liczbie spośród 140 uczestników.

Czy to jest dokładne?

W odróżnianiu przypadków COVID-19 od grupy kontrolnej zdrowych osób urządzenie wykazało się dokładnością na poziomie 76%. Czujnik rozróżniał osoby z COVID-19 i te, u których zdiagnozowano inny rodzaj infekcji płuc, z dokładnością na poziomie 95%, a także pacjentów z COVID-19, którzy wyzdrowieli, i tych, u których wystąpiła choroba, z dokładnością na poziomie 88%.

„Wszystko jest dokładnie po lewej stronie krzywej rozwoju” – mówi Health Life Guide Farley Cleghorn, MD, MPH , epidemiolog i globalny szef zdrowia w Palladium. „To pierwszy raport. I chociaż pokazuje obiecujące dane, nawet sami autorzy mówią, że potrzebujemy większego badania”.

Test był najmniej dokładny w określaniu zakażenia COVID-19 i osób zdrowych. Badanie wykazało szereg fałszywie dodatnich wyników, co może prowadzić do wzrostu korzystania z opieki zdrowotnej i niepotrzebnie przyczyniać się do przeciążenia, mówi Robinson. Jednak fałszywie dodatnie wyniki mogą być mniejszym problemem niż brak osób zakażonych.

„Jeśli ktoś nieświadomie ma [COVID-19] i wsiądzie do samolotu lub wróci do pracy, narazi na zakażenie wiele osób” – mówi Robinson.

Test może pomóc ocenić poprawę

Robinson mówi, że jest szczególnie zaintrygowana faktem, że czujnik był w stanie w pewnym stopniu odróżnić pacjentów chorych na COVID-19 od tych, którzy wyzdrowieli.

„Może nam to powiedzieć więcej o tym, jak ludzie poprawiają się lub nie poprawiają z czasem” – mówi. „Nie jest pewne, czy to możliwe, ale myślę, że istnieje taka możliwość”.

Ograniczeniem wstępnych badań jest to, że nie uwzględniają one wielu czynników, takich jak wiek, płeć, pochodzenie etniczne, choroby współistniejące, a nawet miejsce wykonania testu. „To bardzo małe badanie, które przeprowadzono w Wuhan w Chinach — więc na bardziej jednorodnej populacji pacjentów” — mówi Robinson. „Nie wiemy, czy oddech COVID-19 w tym obszarze będzie podobny do innych”.

Ale czujnik może być w stanie wytrenować uwzględnienie tych czynników. „Myślę, że to jest prawdziwa obietnica uczenia maszynowego” — mówi Robinson. „Możemy się rozwijać. Ten test może być z czasem coraz lepszy”.

Mile widziana alternatywa dla wacików

Nadal istnieje potrzeba opracowania lepszych metod testowania w kierunku SARS-CoV-2, zwłaszcza takich, które będą mniej inwazyjne niż budzący strach wymaz z nosogardła.

„To bardzo nieprzyjemne” – mówi Health Life Guide Rebecca Wurtz, MD, MPH , adiunkt w School of Public Health na University of Minnesota. „Jeśli jest to naprawdę dobrze pobrane, należy wepchnąć wymazówkę do końca, a następnie zakręcić nią pięć razy”. 

Wurtz mówi, że nie widziała żadnych badań na ten temat, ale podejrzewa błąd użytkownika w pobieraniu, szczególnie w niektórych punktach pobierania próbek, w których w rzeczywistości sam podajesz wymaz. „Myślę, że wielu techników laboratoryjnych, pielęgniarek i innych osób pobierających próbki nawet w kontrolowanych warunkach boi się wepchnąć wymazówkę do końca i spowodować taki dyskomfort” – mówi.

Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) przyznała zezwolenie na użycie w nagłych wypadkach (EAU) 230 testom COVID-19, w tym 186 testom molekularnym, 40 testom przeciwciał i 4 testom antygenowym. Test oddechowy w fazie rozwoju nie mieści się w żadnej z tych kategorii.

„To była taka druga fala” – mówi Robinson o testowaniu innowacji. „Uzyskaliśmy więcej informacji, że różne typy okazów mogą mieć podobną dokładność. I teraz zaczęliśmy zadawać sobie pytanie: „Czy to najlepszy i jedyny sposób?” 

Pobieranie próbek to tylko połowa sukcesu. Chociaż trwają prace nad nowymi i innowacyjnymi metodami laboratoryjnymi, złotym standardem w tej pandemii jest testowanie metodą odwrotnej transkryptazy łańcuchowej reakcji polimerazy (RT-qPCR). PCR to złożony i czasochłonny proces obejmujący chemikalia i maszyny w laboratorium, zgodnie z FDA. Przed rozpoczęciem testów próbki muszą zostać wysłane do odpowiedniego laboratorium, gdzie często czekają w kolejce. 

Cleghorn mówi, że laboratoria są po prostu przeciążone. Około miesiąc temu poszedł do bezpłatnego punktu testowego COVID-19, mówi Health Life Guide. Czas oczekiwania na wyniki w tym punkcie wynosił około 10 dni. W tym czasie, jak mówi, ludzie mogliby „przegapić moment na podjęcie wszystkich właściwych środków kontroli epidemiologicznej, które są wymagane, gdy ktoś ma pozytywny wynik testu na koronawirusa lub został narażony”.

Długi czas oczekiwania na wyniki niepokoi ekspertów, zwłaszcza że wskaźniki pozytywnych wyników testów są nadal wysokie w wielu miejscach w USA, a sezon przeziębień i grypy ma się zacząć. „Zalecamy, aby wskaźnik pozytywnych wyników według jurysdykcji wynosił mniej niż 5%” — wyjaśnia Cleghorn, cytując punkt odniesienia COVID-19 ustalony przez Światową Organizację Zdrowia w maju. „Mamy około 30 stanów w USA, które tego nie osiągnęły”. 

Te statystyki, dodaje Cleghorn, „doprowadziły do ​​znacznie większego apetytu na inne testy. I dlatego podejmowano ogromne, bardzo płodne wysiłki w celu opracowania testów przeciwciał, testów antygenowych, testów innych niż PCR — wszystkiego, co złagodzi część ciężaru, którego doświadczamy”.

Przykłady zastosowań testów oddechowych 

Czy zatem wszyscy będziemy testowani pod kątem „COVID oddechu” w ciągu dnia w niedalekiej przyszłości? „Sam test jest bardzo podobny do alkomatu do testu na obecność alkoholu” — mówi Robinson o prototypie wspomnianym w badaniu. „A alkohol lub etanol to LZO”.

Dzięki łatwości użycia test oddechu może być przydatnym narzędziem do badań przesiewowych w punkcie wejścia, dodaje Robinson. Obecnie wiele miejsc, takich jak szkoły, kliniki i biura, wykonuje pomiary temperatury i pyta osoby o objawy. „Myślę, że istnieje prawdziwa nisza dla takiego testu diagnostycznego, ponieważ wymaga tak mało dodatkowego personelu, a czas realizacji jest tak szybki”, mówi. „Widzieliśmy, że wraz z ponownym otwarciem szkół jest tam wiele trafień i chybień”. 

Hipotetycznie, alkomat mógłby pomóc administratorom szkół dokładniej i wydajniej badać uczniów. Taki test mógłby być również używany w kinach lub na wydarzeniach sportowych. „Czułość i swoistość musiałyby zostać poprawione”, mówi Wurtz, „ale czułość i swoistość testów, które mamy teraz, nie są zbyt dobre, a czas i opóźnienie są znaczące”. 

Prototyp przypominający alkomat wykorzystuje nanocząsteczki złota na swoim czujniku, a dla Robinson rodzi to kilka pytań. „Jak drogie są te testy?” – mówi. „Jak często te czujniki muszą być wymieniane? Czy możemy skalować taki test do bardzo, bardzo wysokiego poziomu? Mam pytanie, czy jest to zrównoważone rozwiązanie”.

Wurtz zgadza się, że jest za wcześnie, aby stwierdzić, czy będziemy wykonywać alkomaty COVID-19 przed pójściem do szkoły, pracy lub na koncert. „Nie jestem zbyt podekscytowana tymi rzeczami” — mówi. „Ale jako obszar eksploracji myślę, że jest to obiecujący obszar”.

Informacje w tym artykule są aktualne na dzień podany, co oznacza, że ​​nowsze informacje mogą być dostępne, gdy to czytasz. Aby uzyskać najnowsze informacje na temat COVID-19, odwiedź naszą stronę z wiadomościami o koronawirusie .