Karol Tuśnio z Siemens Healthineers o testach wykrywających SARS-CoV-2
Autor: Marta Koblańska
Data: 17.07.2020
Źródło: Siemens Healthineers.
Działy:
Aktualności w Lekarz POZ
Aktualności
Na rynku dostępnych jest coraz więcej testów molekularnych i serologicznych pozwalających wykrywanie aktywnego zakażenia SARS-CoV-2 oraz monitorowania przebiegu COVID-19. O praktycznym zastosowaniu testów diagnostycznych - mówi dr inż. Karol Tuśnio z Siemens Healthineers.
Mam podejrzenie że jestem lub byłem chory. Czy to jest/był SARS-CoV-2? Jaki test wykonać? Molekularny czy serologiczny? Jaką informację uzyskam?
Do wykrywania zakażenia wirusem SARS-CoV-2 wykorzystywane są różne testy. Testy molekularne wykonywane z wymazu pobranego z górnych dróg oddechowych przeznaczone są do diagnozy aktywnego zakażenia – wykrywają w próbkach RNA wirusa. Pozytywny wynik możemy uzyskać po około 4-5 dniach od zakażenia. Po przechorowaniu wynik takiego testu będzie ujemny (po 14-21 dniach). Wyjątkiem są pacjenci ciężko przechodzący COVID-19, u których RNA wirusa wykrywane może być dłużej.
W odpowiedzi na zakażenie wirusem komórki układu odpornościowego produkują przeciwciała, które mogą być wykrywalne po około dwóch tygodniach od infekcji. Zgodnie z danymi literaturowymi we wczesnych etapach choroby testy wykrywające przeciwciała całkowite charakteryzują się dużo większą czułością niż testy na pojedyncze klasy przeciwciał. Wraz z upływem czasu przeciwciała klasy IgM zanikają, a w próbce od pacjenta wykrywane będą głównie przeciwciała klasy IgG. Uzyskanie wyniku pozytywnego z testu serologicznego wykrywającego przeciwciała anty-SARS-CoV-2 (różne klasy i epitopy) będzie śladem po przebyciu infekcji. Przeciwciała produkowane przez komórki odpornościowe będą ukierunkowane na różne epitopy różnych białek wirusa. Część z przeciwciał będzie zanikać po przebyciu zakażenia i nie będą one wykrywane testami serologicznymi. Nasza wiedza na temat serokonwersji w zakażeniach wirusem SARS-CoV-2 jest coraz pełniejsza. Obecnie wydaje się, że najdłużej w organizmie cyrkulują tzw. przeciwciała neutralizujące w klasie IgG – ukierunkowane na białko S1 wirusa i jego region RBD.
W mediach pojawiają się informacje o fałszywych wynikach testów molekularnych. Czym jest to spowodowane?
Czas, w którym na polskim rynku dostępne były testy jedynie kilku producentów już minął. Obecnie jest już swobodny dostęp do różnych rozwiązań spełniających wyśrubowane wymagania stawiane takim testom. Wiele zresztą zależy od czynnika ludzkiego. W przypadku diagnostyki molekularnej największym wyzwaniem jest odpowiednie pobranie materiału (wymaz z tylnej ściany nosogardzieli) i jego przygotowanie. Ponad 35% fałszywie negatywnych wyników testów molekularnych to efekt niewłaściwie pobranego materiału.
Sama konstrukcja testu też ma duże znaczenie. Obecnie mamy do dyspozycji tzw. testy dual target (dwa geny wirusa amplifikowane w jednym kanale aparatu Real-Time) i multipleksowe (geny wirusa amplifikowane w osobnych kanałach). W przypadku amplifikacji tylko jednego genu wirusa interpretacja wyniku testu multipleksowego jest znacznie utrudniona i zazwyczaj producenci sugerują wykonanie powtórnego oznaczenia. Dla rozwiania wszelkich wątpliwości takie oznaczenie powinno być wykonane innym testem – tzw. testem potwierdzającym. Dla zmniejszenia liczby wyników niejednoznacznych powinniśmy wybierać takie testy, które wykrywają najbardziej konserwatywne i unikatowe sekwencje w obrębie genów wirusa SRAS-CoV-2. Screening na inne koronawirusy powinien być wykonany dedykowanym do tego testem panelowym (wykrywającym i różnicującym wiele patogenów układu oddechowego). Dodatkowo miano wirusa w pobranej próbce może być zbyt małe na wczesnym etapie infekcji. W związku z tym uzyskanie ujemnego wyniku testu molekularnego nie wyklucza w 100 proc. aktywnego zakażenia.
Czym są przeciwciała neutralizujące i dlaczego ich wykrywanie jest istotne?
Wykrycie przeciwciał neutralizujących może sugerować, że badany pacjent mógł w jakimś stopniu rozwinąć odporność przeciw wirusowi SARS-CoV-2. W przypadku pobierania surowicy od ozdrowieńców oznaczanie przeciwciał neutralizujących ma ogromne znaczenie, gdyż takie przeciwciała są w stanie pomóc biorcy w zwalczeniu ciężkiego zakażenia SARS-CoV-2.
Wirus SARS-CoV-2 zbudowany jest z wielu białek strukturalnych. Jednym z nich jest białko S znajdujące się na powierzchni wirusa. Białko S, a dokładniej jego podjednostka S1 poprzez domenę RBD łączy się z receptorem ACE2 znajdującym się na powierzchni ludzkich komórek w przedsionku nosa, na spojówkach, w nosogardzieli, w pneumocytach typu 2, nerkach, a także w jelitach. W wyniku tego połączenia powstaje białko fuzyjne umożliwiające wnikniecie wirusa do wnętrza infekowanej komórki. W trakcie zakażenia układ odpornościowy produkuje liczne przeciwciała ukierunkowane na różne białka wirusa. Przeciwciała, które są w stanie dezaktywować wirusa i uniemożliwiać mu infekowanie kolejnych komórek, to właśnie przeciwciała neutralizujące. Na przełomie maja i czerwca 2020 na łamach czasopisma Nature opublikowano cztery różne prace naukowe opisujące występowanie u pacjentów zarażonych wirusem SARS-CoV-2 różnych przeciwciał neutralizujących. Przeciwciała te skierowane są głównie przeciwko różnym regionom białka S1. Przeciwciała skierowane przeciwko domenie RBD białka S1 charakteryzują się największym powinowactwem i swoistością, co potwierdzono pomiarami techniką SPR (Powierzchniowy Rezonans Plazmonowy).
Czy wykonywanie szybkich testów serologicznych (kasetkowych) ma sens i jeżeli tak to kiedy mogą one być przydatne?
W początkowej fazie pandemii na rynku pojawiło się wiele testów wątpliwej jakości, które generowały fałszywe wyniki wprowadzając w błąd pracowników ochrony zdrowia. Dalsze badania naukowe pozwolą z pewnością na poprawę jakości, czułości i specyficzności testów POC wykrywających przeciwciała skierowane przeciwko SARS-CoV-2. Może się do tego przyczynić wybór odpowiednich determinant antygenowych (S1, RBD itp.). Testy POC mogą odegrać ogromną rolę zwłaszcza w regionach świata, w których nie ma dostępu do wyspecjalizowanej aparatury diagnostycznej. Dodatkowo testy te mogą pozwolić na dość szybką ocenę seroprewelencji przeciwciał skierowanych przeciwko SARS-CoV-2 w różnych populacjach.
Mając do wyboru testy wykrywające przeciwciała w różnych klasach jaki test wybrać?
Testy wykrywające przeciwciała całkowite przydatne są we wczesnej fazie zakażenia. W połączeniu z testem molekularnym pozwalają one uzyskać pełen obraz stanu infekcji. Łączenie testów molekularnych z testem wykrywającym przeciwciała całkowite ma duże znaczenie diagnostyczne. Uzyskany wynik pozwala ocenić, czy chory nadal zaraża (test molekularny) i czy jego organizm zaczął reagować na zakażenie (test serologiczny – wykrycie przeciwciał w klasach IgM i IgG).
Wykonanie testu serologicznego wykrywającego przeciwciała anty-SARS-CoV-2 w klasie IgG pozwala retrospektywnie stwierdzić, czy pacjent miał kontakt z wirusem. To, czy pacjent w wyniku przejścia zakażenia uzyskał w jakimś stopniu odporność, będzie można stwierdzić wykrywając obecność przeciwciał neutralizujących. Wykrycie przeciwciał skierowanych przeciwko innym białkom wirusa SARS-CoV-2 będzie świadczyć o przebyciu zakażenia, ale nie jest jednoznaczne z nabyciem przez chorego pewnego stopnia odporności. Trzeba jednak pamiętać o tym, że serokonwersja w zakażeniach SARS-CoV-2 jest dość specyficzna, to znaczy przeciwciała IgG i IgM w początkowym okresie narastają prawie równomiernie. Uzyskanie pozytywnego wyniku dla testu wykrywającego przeciwciała w klasie IgG nie wyklucza aktywnego zakażenia.
Do wykrywania zakażenia wirusem SARS-CoV-2 wykorzystywane są różne testy. Testy molekularne wykonywane z wymazu pobranego z górnych dróg oddechowych przeznaczone są do diagnozy aktywnego zakażenia – wykrywają w próbkach RNA wirusa. Pozytywny wynik możemy uzyskać po około 4-5 dniach od zakażenia. Po przechorowaniu wynik takiego testu będzie ujemny (po 14-21 dniach). Wyjątkiem są pacjenci ciężko przechodzący COVID-19, u których RNA wirusa wykrywane może być dłużej.
W odpowiedzi na zakażenie wirusem komórki układu odpornościowego produkują przeciwciała, które mogą być wykrywalne po około dwóch tygodniach od infekcji. Zgodnie z danymi literaturowymi we wczesnych etapach choroby testy wykrywające przeciwciała całkowite charakteryzują się dużo większą czułością niż testy na pojedyncze klasy przeciwciał. Wraz z upływem czasu przeciwciała klasy IgM zanikają, a w próbce od pacjenta wykrywane będą głównie przeciwciała klasy IgG. Uzyskanie wyniku pozytywnego z testu serologicznego wykrywającego przeciwciała anty-SARS-CoV-2 (różne klasy i epitopy) będzie śladem po przebyciu infekcji. Przeciwciała produkowane przez komórki odpornościowe będą ukierunkowane na różne epitopy różnych białek wirusa. Część z przeciwciał będzie zanikać po przebyciu zakażenia i nie będą one wykrywane testami serologicznymi. Nasza wiedza na temat serokonwersji w zakażeniach wirusem SARS-CoV-2 jest coraz pełniejsza. Obecnie wydaje się, że najdłużej w organizmie cyrkulują tzw. przeciwciała neutralizujące w klasie IgG – ukierunkowane na białko S1 wirusa i jego region RBD.
W mediach pojawiają się informacje o fałszywych wynikach testów molekularnych. Czym jest to spowodowane?
Czas, w którym na polskim rynku dostępne były testy jedynie kilku producentów już minął. Obecnie jest już swobodny dostęp do różnych rozwiązań spełniających wyśrubowane wymagania stawiane takim testom. Wiele zresztą zależy od czynnika ludzkiego. W przypadku diagnostyki molekularnej największym wyzwaniem jest odpowiednie pobranie materiału (wymaz z tylnej ściany nosogardzieli) i jego przygotowanie. Ponad 35% fałszywie negatywnych wyników testów molekularnych to efekt niewłaściwie pobranego materiału.
Sama konstrukcja testu też ma duże znaczenie. Obecnie mamy do dyspozycji tzw. testy dual target (dwa geny wirusa amplifikowane w jednym kanale aparatu Real-Time) i multipleksowe (geny wirusa amplifikowane w osobnych kanałach). W przypadku amplifikacji tylko jednego genu wirusa interpretacja wyniku testu multipleksowego jest znacznie utrudniona i zazwyczaj producenci sugerują wykonanie powtórnego oznaczenia. Dla rozwiania wszelkich wątpliwości takie oznaczenie powinno być wykonane innym testem – tzw. testem potwierdzającym. Dla zmniejszenia liczby wyników niejednoznacznych powinniśmy wybierać takie testy, które wykrywają najbardziej konserwatywne i unikatowe sekwencje w obrębie genów wirusa SRAS-CoV-2. Screening na inne koronawirusy powinien być wykonany dedykowanym do tego testem panelowym (wykrywającym i różnicującym wiele patogenów układu oddechowego). Dodatkowo miano wirusa w pobranej próbce może być zbyt małe na wczesnym etapie infekcji. W związku z tym uzyskanie ujemnego wyniku testu molekularnego nie wyklucza w 100 proc. aktywnego zakażenia.
Czym są przeciwciała neutralizujące i dlaczego ich wykrywanie jest istotne?
Wykrycie przeciwciał neutralizujących może sugerować, że badany pacjent mógł w jakimś stopniu rozwinąć odporność przeciw wirusowi SARS-CoV-2. W przypadku pobierania surowicy od ozdrowieńców oznaczanie przeciwciał neutralizujących ma ogromne znaczenie, gdyż takie przeciwciała są w stanie pomóc biorcy w zwalczeniu ciężkiego zakażenia SARS-CoV-2.
Wirus SARS-CoV-2 zbudowany jest z wielu białek strukturalnych. Jednym z nich jest białko S znajdujące się na powierzchni wirusa. Białko S, a dokładniej jego podjednostka S1 poprzez domenę RBD łączy się z receptorem ACE2 znajdującym się na powierzchni ludzkich komórek w przedsionku nosa, na spojówkach, w nosogardzieli, w pneumocytach typu 2, nerkach, a także w jelitach. W wyniku tego połączenia powstaje białko fuzyjne umożliwiające wnikniecie wirusa do wnętrza infekowanej komórki. W trakcie zakażenia układ odpornościowy produkuje liczne przeciwciała ukierunkowane na różne białka wirusa. Przeciwciała, które są w stanie dezaktywować wirusa i uniemożliwiać mu infekowanie kolejnych komórek, to właśnie przeciwciała neutralizujące. Na przełomie maja i czerwca 2020 na łamach czasopisma Nature opublikowano cztery różne prace naukowe opisujące występowanie u pacjentów zarażonych wirusem SARS-CoV-2 różnych przeciwciał neutralizujących. Przeciwciała te skierowane są głównie przeciwko różnym regionom białka S1. Przeciwciała skierowane przeciwko domenie RBD białka S1 charakteryzują się największym powinowactwem i swoistością, co potwierdzono pomiarami techniką SPR (Powierzchniowy Rezonans Plazmonowy).
Czy wykonywanie szybkich testów serologicznych (kasetkowych) ma sens i jeżeli tak to kiedy mogą one być przydatne?
W początkowej fazie pandemii na rynku pojawiło się wiele testów wątpliwej jakości, które generowały fałszywe wyniki wprowadzając w błąd pracowników ochrony zdrowia. Dalsze badania naukowe pozwolą z pewnością na poprawę jakości, czułości i specyficzności testów POC wykrywających przeciwciała skierowane przeciwko SARS-CoV-2. Może się do tego przyczynić wybór odpowiednich determinant antygenowych (S1, RBD itp.). Testy POC mogą odegrać ogromną rolę zwłaszcza w regionach świata, w których nie ma dostępu do wyspecjalizowanej aparatury diagnostycznej. Dodatkowo testy te mogą pozwolić na dość szybką ocenę seroprewelencji przeciwciał skierowanych przeciwko SARS-CoV-2 w różnych populacjach.
Mając do wyboru testy wykrywające przeciwciała w różnych klasach jaki test wybrać?
Testy wykrywające przeciwciała całkowite przydatne są we wczesnej fazie zakażenia. W połączeniu z testem molekularnym pozwalają one uzyskać pełen obraz stanu infekcji. Łączenie testów molekularnych z testem wykrywającym przeciwciała całkowite ma duże znaczenie diagnostyczne. Uzyskany wynik pozwala ocenić, czy chory nadal zaraża (test molekularny) i czy jego organizm zaczął reagować na zakażenie (test serologiczny – wykrycie przeciwciał w klasach IgM i IgG).
Wykonanie testu serologicznego wykrywającego przeciwciała anty-SARS-CoV-2 w klasie IgG pozwala retrospektywnie stwierdzić, czy pacjent miał kontakt z wirusem. To, czy pacjent w wyniku przejścia zakażenia uzyskał w jakimś stopniu odporność, będzie można stwierdzić wykrywając obecność przeciwciał neutralizujących. Wykrycie przeciwciał skierowanych przeciwko innym białkom wirusa SARS-CoV-2 będzie świadczyć o przebyciu zakażenia, ale nie jest jednoznaczne z nabyciem przez chorego pewnego stopnia odporności. Trzeba jednak pamiętać o tym, że serokonwersja w zakażeniach SARS-CoV-2 jest dość specyficzna, to znaczy przeciwciała IgG i IgM w początkowym okresie narastają prawie równomiernie. Uzyskanie pozytywnego wyniku dla testu wykrywającego przeciwciała w klasie IgG nie wyklucza aktywnego zakażenia.
