Серологическая диагностика COVID-19: полезное средство в преодолении локдауна?
Серологическая диагностика COVID-19: полезное средство в преодолении локдауна?
Автор: Marzia Nuccetelli et al.
Перевод: Константин Сергеев, Фонд Профилактики Рака
Аннотация
Вспышка COVID-19, возбудителем которого является SARS-CoV-2, быстро распространилась, вызвав прогрессирующий рост числа инфицированных пациентов. Применение подхода всеобщей изоляции (локдауна, lockdown) для предотвращения и контроля распространения вируса привело к мировому финансовому и политическому кризису. В настоящее время определение РНК SARS-CoV-2 в мазках из носоглотки осуществляется с помощью метода ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ). Тем не менее, молекулярные тесты иногда могут давать ложноотрицательные результаты. С учетом этого, проведение серологических анализов может быть полезно для выявления антител IgG/IgM, оценки степени иммунизации, отслеживания контактов и для принятия решения о возвращении людей на работу. Для мноножества серологических тест-систем на рынке не были опубликованы отчеты проведенной валидации (проверки). Целью данной статьи были сравнение и оценка аналитической эффективности различных тест-систем (две разные иммунохроматографические тест-системы, иммунофлуоресцентная [ИФ] тест-система с флуорохромом и иммунохемилюминесцентный автоматизированный анализ). Исследовано 43 образца, положительных по результатам ПЦР-РВ на наличие РНК SARS-CoV-2, и 40 отрицательных контрольных образцов. Полученные данные свидетельствуют об очень высокой специфичности для всех исследованных тест-систем иммунохроматографического анализа (ИХА) (100 % для IgG и 100 % для IgM) и для иммунохемилюминесцентного (ИХЛА) автоматизированного анализа (100 % для IgG и 94 % для IgM). Чувствительность для IgG/IgM всех исследованных методов оказалась умеренно низкой, что можно объяснить характеристикой вирусного антигена и/или продолжительностью проведения ПЦР-РВ тестирования образца из носоглотки по отношению к началу симптомов. Учитывая результаты исследования чувствительности (около 94 % для IgG и 84 % для IgM), мы не исключаем наличие ложноотрицательных случаев диагностики, а также ввиду отсутствия эффективных вакцин и методов лечения, единственной доступной сейчас мерой для снижения передачи SARS-CoV-2 является выявление и изоляция инфицированных лиц. По этой причине в статье приводится блок-схема, в которой учитываются серологические тесты и результаты мазков из носоглотки с проведением ПЦР-РВ, для помощи в принятии решений, касающихся осуществления социальной и трудовой активности после острой фазы пандемии и преодоления локдауна.
Блок-схема по преодолению локдауна
Первая траектория описывает серологические анализы на IgG/IgM у работников без симптомов: в случае первого отрицательного результата, после двухнедельного профилактического карантина требуется второй отрицательный серологический тест на IgG/IgM, чтобы вернуться к работе; в случае положительного результата, два последовательных мазка из носоглотки с ПЦР-РВ диагностикой являются обязательными. Вторая траектория описывает серологические анализы на IgG у выздоравливающих (реконвалесцентов) после COVID-19 или у IgG/IgM-положительных бессимптомных работников после двух последовательных отрицательных мазков из носоглотки с ПЦР-РВ диагностикой, для определения продолжительности естественной иммунизации.
Результаты
С 16 марта по 23 апреля 2020 года в нашей больнице было выполнено 9414 мазков из носоглотки (средний возраст 55,4 ± 19,0 лет), у 1085 человек оказались положительные результаты на РНК SARS-CoV-2 при проведении ПЦР-РВ (средний возраст 62,1 ± 18,7 лет).
Исследовались следующие четыре тест-системы: Card 1 — экспресс-тест ИХА с тест-полосками для качественного определения IgG и IgM к SARS-CoV-2 в образцах цельной крови, сыворотки крови или плазмы, компания Hangzhou AllTest Biotech Co, Китай (2019-nCoV IgG/IgM Rapid Test Cassette, Hangzhou AllTest Biotech Co, Hangzhou, China; distributed in Italy by Alifax Srl, Padova, IT). Данная система одобрена CE (европейский сертификат соответствия). Card 2 — экспресс-тест ИХА с тест-полосками для качественного определения IgG и IgM к SARS-CoV-2 в образцах цельной крови, сыворотки крови или плазмы, компания Cellex, США (Cellex qSARS IgG/IgM Rapid Test, Cellex, Inc., NC, USA; distributed in Italy by Alifax Srl, Padova, IT). Данная система одобрена CE и FDA США. Card 3 — тест-система по принципу «диагностика на месте» (point-of-care test) с применением метода ИФ с флуорохромом для полуколичественного определения IgG/IgM в цельной капиллярной крови, сыворотке или плазме, компания из Китая (Sichuan Xincheng Biological Co., China; distributed in Italy by Medica Group, Rome, IT). Данная система одобрена CE. CLIA — ИХЛА тест-система, вариант ИФА в две стадии с определением люминесценции, производство Китай (Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Shenzen, China; distributed in Italy by Medycal System, Genova, IT). Наборы были предоставлены только для использования в исследованиях (RUO) для проверки за рубежом.
Изначально тест-система Card 1 была единственным доступным методом серологического скрининга у медсестер, врачей и других медицинских работников. Тест проведен примерно у 1200 человек, и для оценки специфичности и чувствительности Card 1 были собраны образцы крови от людей, по крайней мере, через 4 дня после взятия у них мазка из носоглотки для проведения ПЦР-РВ. Было отобрано 307 образцов следующим образом: 82 с положительными результатами мазка из носоглотки по ПЦР-РВ (средний возраст 63,4 ± 15,7 лет) и 225 с отрицательными результатами мазка из носоглотки по ПЦР-РВ (средний возраст 54,5 ± 19,5 лет). В этой когорте специфичность составила 100 %, но чувствительность оказалась ниже: 53,6 % для IgM и 76,9 % для IgG. Хотя, согласно производителям, их тест-системы обладают высокой чувствительностью и специфичностью, многие из них еще не прошли валидацию. Позже, когда стали доступны другие тест-системы, мы решили сравнить чувствительность и специфичность в определении IgG и IgM к SARS-CoV-2 среди различных методов и наборов анализа: две разные ИХА тест-системы (названы Card 1 и Card 2, рисунок 1a), одна ИФ тест-система с флуорохромом (Card-3, рисунок 1b) и автоматизированный ИХЛА (CLIA). С этой целью мы собрали 43 положительных образца от пациентов с COVID-19, подтвержденным результатом ПЦР-РВ (средний возраст 63,1 ± 13,0 лет) и 40 контрольных образцов, от пациентов с отрицательными результатами мазка из носоглотки по ПЦР-РВ (средний возраст 49,9 ± 12,8 лет).
Специфичность и чувствительность для качественных тест-систем (Card 1, Card 2) рассчитывали с применением ROC-анализа по показателю полуколичественного определения и с использованием формул, приведенных в разделе «Материалы и методы». Результаты с аналитическими параметрами для каждой тест-системы (площадь под кривой [AUC], чувствительность и специфичность) показаны в таблице 1. Они были соотнесены с пороговыми значениями, предоставленными производителями, и пересчитаны по наилучшему соответствию с пороговыми значениями (best fit cut-off), уже опираясь на полученные данные нашего анализа.
ROC-кривые имели оптимальные значения AUC (близкие к 1) для определения IgG в Card-3 и CLIA (0,981 и 0,997 соответственно); Значения AUC для определения IgM были умеренно низкие (0,921 и 0,943 соответственно; рисунок 2).
Более того, наши данные показывают 100 % специфичность для всех ИХА тест-систем с небольшим снижением специфичности (94%) для IgM у CLIA тест-системы; с другой стороны, чувствительность для IgG составляет около 90 % для всех тестов, с лучшими показателями у Card 3 и CLIA тест-систем (93 % и 95 % соответственно); Чувствительность для IgM оказалась ниже (около 84 %), с лучшим показателем у Card 2 (87,8 %) и низким значением для Card 1 (61,4 %). Следует отметить, что после пересчета значений по наилучшему соответствию с пороговыми значениями (0,54 cutoff index [COI] вместо 1 COI) чувствительность для IgM у CLIA тест-системы увеличилась с 84 % до 91 %.
Выводы
Блок-схема, предложенная в этой работе, подчеркивает важность серологического тестирования и управления ресурсами для возобновления активности населения и преодоления локдауна.
В частности, для широкого скрининга путем анализа крови, включая хирургических пациентов, рекомендуется применять методы CLIA (иммунохемилюминесцентный автоматизированный анализ) в крупных больничных лабораториях, работающих в условиях полной автоматизации; иммунохроматографические тест-системы могут быть использованы во время сбора образцов в особых условиях за пределами больниц, таких как: районы с высоким показателем распространенности; аэропорты, отделения полиции и вооруженных сил; тюрьмы, сообщества иммигрантов, бездомных, религиозных групп. С точки зрения общественного здравоохранения, стратегия тестирования на наличие IgG к SARS-CoV-2 может выявлять ранее инфицированных для лучшего определения вероятности бессимптомного течения инфекции и обеспечения более надежных подсчетов случаев и оценки смертности, а также такая стратегия может быть полезным методом контроля повторной волны.
Наконец, спустя непродолжительное время, все страны столкнутся со «второй фазой» пандемии, но до тех пор, пока не будет окончательно подтвержден противоинфекционный нейтрализующий эффект обнаруженных антител с помощью различных методов, а также определен титр антител в сыворотке крови, необходимый для полной защиты от повторной инфекции, нельзя рассматривать положительные результаты серологического тестирования как разрешение для отказа от правил социального дистанцирования и иных защитных мер.