Novákoviny

Protichůdné názory na nebezpečnost a způsoby likvidace pandemie mají nejem politici, ale překvapivě i odborníci. Jedním z hlavních důvodů je, že neexistují spolehlivé údaje o počtu nakažených i těch, kdo s virem SARS-CoV-2 přišli do styku a získali imunitu. Každý test totiž reaguje na něco jiného, má jinou přesnost i odlišnou dobu po které je kdispozici výsledek. Přesto se z těchto údají vytvářejí grafy zdůvodňující často likvidační nařízení.

Lék ani vakcína proti COVID-19 nejsou v dohledu, takže jedinou zbraní proti pandemii stále jsou přísná omezení. Jejich úspěšnost nebo neúspěšnost politikové, média, ale i někteří odborníci hodnotí podle "počtů nakažených", často demonstrovaných působivými grafy. Jenže ve skutečnosti jde jen o počet osob, u nichž měly testy pozitivní výsledky.

Přitom podle údajů organizace Our World in Data (OVID) bylo k 23. dubnu v zemích, které zveřejňují příslušná data, v průměru otestováno jen 1,3 procenta populace (pro Českou republiku OVID uvádí 3,3 procenta), navíc jde o nahodilý výběr osob, které se k testování nejčastěji dostaly kvůli podezření na nákazu. Ve skutečnosti dokonce i vypovídací hodnota procenta otestovaných je z několika důvodů sporná: existuje více druhů testů s různou spolehlivostí, a platnost testu je časově omezená, protože testovaný se mohl nakazit vzápětí (nebo dokonce ve frontě na provedení testu).

Pro vypracování účinné strategie boje s onemocněním COVID-19, která by současně v co nejmenší míře poškozovala ekonomiku, provoz zdravotnických zařízení i soukromý život občanů, je tedy zásadní mít k dispozici nejen skutečně spolehlivé metody testování na přítomnost viru v populaci, ale také metody, které by umožnily otestovat téměř současně statisticky významný vzorek obyvatel. Takové testy zatím neexistují, ale snaha je vyvinout rozhodně nechybí.

Lovci virů s děravými sítěmi

V současnosti používané testovací metody jde zhruba rozdělit do dvou hlavních skupin: na ty, které prozradí přímo přítomnost viru v těle testované osoby a na metody odhalující protilátky, které si organismus vytvořil po útoku viru. První jsou spolehlivé, jenže náročné na vybavení, odbornost obsluhy i čas - trvá několik dní, než je k dispozici výsledek. Naproti tomu druhé jsou sice velmi rychlé a po všech stránkách nenáročné - jenže protilátky se vytvářejí až několik dní po napadení virem, takže sítem snadno projde osoba už nakažená. Také o spolehlivosti některých těchto rychlých metod jsou určité pochybnosti.

Problém detekování viru SARS-CoV-2 (a virů vůbec) spočívá v tom, že na rozdíl od bakterií je nejde spatřit běžným mikroskopem, ani namnožit na živném roztoku do viditelných kolonií, jako se to dělá s bakteriemi. Virus je mnohem menší než bakterie; jejich velikost se nejčastěji pohybuje od 20 do 300 nanometrů, zatímco běžná bakterie je tisíckrát větší. A živný roztok virům nic neříká, protože se umí rozmnožovat jen v živých buňkách. Virus tedy umí zviditelnit pouze elektronový mikroskop po speciální přípravě preparátu, což je sice dobré pro výzkumné laboratoře, ale naprosto nevhodné pro podchycení epidemie.

Pro tyto účely se proto používá metoda polymerázové řetězové reakce (PCR, Polymerase chain reaction), respektive její verze RT-qPCR (Real-time polymerase chain reaction, kvantitativní polymerázová řetězová reakce) určená pro detekci virů, jejichž nositelem genetické informace je RNA (tzv. RNA viry). To je i případ SARS-CoV-2. Metoda spočívá (zjednodušeně řečeno) v oddělení a rozmnožení některých úseků RNA typických pro daný virus a jejich následné detekci chemickou cestou.

obr: Virus SARS CoV-2

Vzorky pro PCR detekci koronovairu se získají snadno stěrem z nosní sliznice nebo jiných částí dýchacích cest, případně ze vzorku krve. Dál už to ale tak jednoduché není: vzorek se musí zakonzervovat a při dodržení správných podmínek dopravit do speciálně vybavené laboratoře s vyškoleným personálem. A také se zplnomocněním od Ministerstva zdravotnictví ČR k provádění těchto testů. Výsledek je známý až po několika dnech - což ovšem může v podmínkách epidemie nebo pandemie znamenat, že neodpovídá realitě, protože testovaná osoba se mezitím nakazila.

Naproti tomu takzvané rychlotesty nehledají přímo viry, ale protilátky, které si organismus vytvořil v reakci na jejich útok. Ta má dvě fáze: v krvi nemocného se nejdříve objeví protilátky označované jako IgM a o několik dní později také protilátky IgG. Ty první po čase vymizí (zatím není přesně známo, jak dlouho to trvá konkrétně v případě SARS-CoV-2), ale druhé zůstanou.

V praxi test na protilátky spočívá v odběru malého množství krve z bříška prstu a výsledek je znám už za čtvrt hodiny. Protože rychlotest neodhalí samotné viry, v případě nálezu protilátek je pacient odeslán na test PCR.

Problém je, že detekovatelné množství protilátek se v krvi objeví až několik dní po infekci, pacient tedy může být plný virů, ale ty přesto zůstanou neodhaleny. Metoda se tedy hodí spíš pro vyšetření osob, u kterých se už projevily příznaky, aby bylo možné odlišit COVID-19 od běžných viróz. Používá se také k prověření osob na konci jejich karantény, do níž se dostaly kvůli kontaktu s nakaženými. Informativní text jedné z testovacích laboratoří připravený profesorem infekčního lékařství Karlovy univerzity Michalem Holubem o rychlotestu na protilátky přímo říká: "test může být falešně negativní, nemá spolehlivou senzitivitu". Rychlotesty jsou tak jednoduché, že je dokonce chtěli někteří obchodníci prodávat k soukromému použití, ale ministerstvo zdravotnictví to nepovolilo.

Nic lepšího momentálně k dispozici není, proto je kombinace rychlotest - PCR i základem výzkumu promořenosti populace nemocí COVID-19. Při ní během jednoho týdne projde rychlotesty přibližně 25 000 osob, a ti, u nichž budou nalezeny protilátky, půjdou na PCR. Výsledkem by měla být odpověď na otázku, jaký podíl obyvatel ČR už s nemocí přišel do styku, a dá se tedy předpokládat, že už jim nic nehrozí. To by poskytlo významné podklady pro odhady dalšího vývoje pandemie v Česku a pro volbu strategie proti ní. Slabinou ovšem je (mimo jiné) právě omezená vypovídací hodnota rychlotestů.
Tedy o důvod víc hledat lepší metody - a vědecké týmy nezahálejí.

Testovací laboratoř ve smartphonu

"Metoda RT-qPCR sice je standardem pro detekci virů díky její citlivosti a přesnosti, má ale i některé nedostatky," říká Jin-Soo Maeng z Centra pro výzkum virových infekcí Výzkumného ústavu potravinářského v jihokorejském Daejeonu. "Je možné ji používat jen v centrálních dobře vybavených laboratořích se speciálně vyškoleným personálem. Jenže pro boj s pandemií by bylo potřeba mít testy stejně spolehlivé, ale jednoduché a rychlé. A především musí být možné je provádět přímo v místě odběru. Proto jsme se soustředili na vývoj metody s vysokým diagnostickým potenciálem použitelnou i v decentralizovaných zařízeních."

Jin-Soo Maeng a jeho tým proto vylepšili již dříve vyvinutou metodu RT-LAMP (Reverse Transcription Loop-mediated isothermal amplification) používanou pro detekci virových patogenů tak, aby fungovala také na virus SARS-CoV-2.

obr: Pracoviště, kde se vyvíjejí testy

Konkrétně našli dvě části RNA tohoto viru, které jej odlišují od ostatních lidských koronavirů a pak optimalizovali metodu RT-LAMP právě pro tyto pasáže. Po zmnožení je (opět velmi zjednodušeně řečeno) detekovali reakcí, při níž roztok změnil barvu. Vyhodnocení testu tak jde provést s pomocí velmi jednoduchých prostředků v místě odběru a bez speciálně vyškoleného personálu. Bylo by tedy možné provádět mnohem větší počet testů, které přímo detekují přítomnost virů.

Vědci z Univerzity Illinois z Urbana-Champaign šli ve zjednodušování ještě dál, když vyvinuli levné, ale citlivé zařízení pro detekci bakteriálních i virových patogenů včetně SARS-CoV-2,které se připojuje se ke smartphonu. Výsledky testu jsou k dispozici během půl hodiny.

"Výzvy vyplývající z nutnosti rychlého testování patogenů vedou k velké nejistotě koho nechat v karanténě a k celé řadě dalších zdravotních a ekonomických problémů," zdůvodnil nutnost vývoje tohoto zařízení Brian Cunningham z vývojářského týmu. "Z bezpečnostních důvodů jsme začali u testování patogenů způsobujících nemoci koní, protože jsou pro člověka neškodné. Metodu je ale možné modifikovat i pro SARS-CoV-2. Část týmu z univerzity už na této modifikaci pracuje."

Zařízení je v podstatě něco jako PCR v mobilním provedení. Má podobu malé patrony, do níž se vloží stěr z nosní sliznice nebo krevní vzorek. Chemikálie uvnitř pak rozloží RNA viru, mnohonásobně zreplikují její pasáže typické pro příslušný patogen a aktivují fluorescenční barvivo. To po osvětlení prostřednictvím LED svou barvou prozradí jejich přítomnost. Kamera smartphonu následně předá zjištěné hodnoty příslušné aplikaci v přístroji. Ta může být prostřednictvím mobilních sítí přímo napojená na cloudové řešení organizátorů boje s virem.

"Náš test je možné udělat velmi rychle, například u cestujících před odletem letadla, u účastníků konferencí, koncertů i dalších hromadných akcí. Může být dokonce součástí prodeje letenky nebo vstupenky na akci," vysvětluje Brian Cunningham. Nebo si tyto testy mohou provádět každý lidé, kteří přišli do styku s infikovanými a jsou proto v karanténě."

Vzorky pro testování není nutné odebírat jen od lidí, někteří vědci se snaží sledovat plošné šíření pandemie také prostřednictvím hledání viru v odpadních vodách z postižené oblasti. Jde o tzv. epidemiologii založenou na odpadních vodách (wastwater based epidemiology, WBE), používá se ale mimo jiné i pro sledování přítomnosti drog v oblasti. Tým Zhugena Yanga z Technologického institutu britské Cranfield University pro potřeby WBE vyvíjí rychlé a levné způsoby identifikace patogenu v tomto prostředí. Výzkum totiž potvrdil, že původce COVID-19 nemocní vylučují i močí a výkaly, a virus v odpadních vodách přežívá několik dní.

"V případě epidemií nemocí bez zřetelných příznaků může detekce patogenu v komunálních odpadních vodách v reálném čase umožnit rychlý screening, karanténu a prevenci," vysvětluje Zhugen Yang. "Když cestou WBE potvrdíme přítomnost viru SARS-CoV-2, lze velmi rychle omezit pohyb lidí a přijmout další opatření, které zabrání šíření nemoci."

Tým z University Cranfield proto vyvinul testy v podobě sady papírků podobných těm, které se používají například pro zjištění pH roztoků. V tomto případě je jejich materiál napuštěný látkami indikujícími sekvence RNA typické pro hledaný virus.

obr: Tým Zhugena Yanga (uprostřed)

Pokud je přítomen, kruh na papírku se zbarví zeleně, když není, je kruh modrý. Výhodou je i to, že papírky lze snadno přepravovat a v případě potřeby zlikvidovat, aby se nestaly zdrojem infekce.

"Naše zařízení je levné, sada vyjde jen na jednu libru," říká Zhugen Yang. "Předpokládáme, že bude schopné poskytnout okamžitý obraz zdravotního stavu obyvatelstva ve sledované oblasti. Věříme, že metoda bude schopná nasazení do praxe v blízké budoucnosti."

Indikace viru není důležitá jen pro epidemiology, ale i pro lékaře, aby mohli zjistit jestli pacient s podezřelými příznaky opravdu má COVID-19, což je důležité pro nastavení jejich další léčby. I k tomu se dosud používá metoda RT-PCR. Náročnost metody v podmínkách velkého množství pacientů při pandemii ale omezuje použitelnost a může vést až k tomu, že mnoho případů zůstane nerozpoznáno. Nejen že tito nemocní nebudou správně léčeni, ale stanou se zdrojem dalšího šíření viru.

Americká radiologická společnost proto zveřejnila výsledky studie vypracované čínskými vědci z nemocnice Tongji ve Wuchanu, při níž byla na vzorku více než tisíce pacientů pro diagnostikování COVID-19 použita běžná počítačová tomografie hrudníku, která je dostupná v každé lepší nemocnici. Ukázalo se, že CT je nejen rychlejší, ale i přesnější - oproti úspěšnosti 71 procent při RT-PCR byla dosažena více než devadesátiprocentní úspěšnost.
Testy na přítomnost SARS-CoV-2 jsou klíčovou součástí strategie v boji proti COVID-19, proto bude snah o nalezení nejen spolehlivého, ale také rychlého, levného a pokud možno plošného způsobu odhalení patogenu dál přibývat - přinejmenším do doby, dokud pandemie neodezní nebo dokud se nenajdou účinné vakcíny a léky.

Jan A. Novák

You have no rights to post comments