Veľký prehľad o testovaní na COVID-19: Druhy testov, ich výhody a nevýhody a kedy ich použiť.

Aj keď prvú vlnu celosvetovej pandémie nového koronavírusu naša krajina úspešne zvládla, súčasný vývoj a množiace sa prípady nákazy spojené s otváraním ekonomiky naznačujú nástup druhej vlny. Kľúčovú úlohu v kontexte celkového systému na monitorovanie šírenia koronavírusu SARS-CoV-2 bude aj naďalej zohrávať testovanie. Preto sme sa rozhodli venovať sa mu podrobnejšie.

Dostupné technológie na testovanie COVID-19

V súčasnosti sú dostupné viaceré druhy testov na ochorenie COVID-19. Tiež sa vynakladajú nemalé finančné prostriedky na vývoj nových. Pokúsime sa vám vysvetliť, ako jednotlivé testy fungujú, aké majú výhody a nevýhody, ako aj na čo slúžia.

Vo všeobecnosti rozlišujeme dve veľké skupiny testov:

  • Diagnostické testy zisťujú prítomnosť samotného vírusu v organizme a identifikujú práve prebiehajúcu infekciu. Slúžia na potvrdenie infekcie COVID-19. Využívajú výtery z hltanu a nosohltanu. Patia sem:

            – molekulárne testy (RT-PCR, RT-qPCR, NAAT)
            – antigénové testy

  • Sérologické testy (testy na protilátky) slúžia na zistenie možnosti nákazy koronavírusom v minulosti. Tieto testy zisťujú prítomnosť protilátok v krvi, teda imunitnú reakciu organizmu, ktorá nastáva až týždne po prejave symptómov ochorenia. Dokážu určiť úroveň nákazy populácie, nedokážu však zistiť ochorenie dostatočne včas pre účely diagnostiky ochorenia a vyhľadávania kontaktov.

Rozoberme si každý typ osobitne.

Obrázok č. 1: Transkripcia a translácia

Molekulárne testy

Tieto testy, známe ako PCR, qPCR, RT-PCR, zisťujú prítomnosť genetického materiálu vírusu, alebo vírusovej nukleovej kyseliny (RNA, alebo DNA).

  • DNA – deoxyribonukleová kyselina – predstavuje molekulu, v ktorej väčšina živých organizmov uchováva svoj genetický kód. DNA obsahuje informáciu, ktorú využívajú bunky na tvorbu bielkovín.
  • RNA – ribonukleová kyselina – plní viac funkcií, avšak jej najhlavnejšou úlohou je skopírovať genetickú informáciu z DNA (transkripcia) za účelom tvorby proteínov (translácia).

PCR (Polymerase Chain Reaction) je veľmi spoľahlivou, citlivou, a preto aj často využívanou metódou na zisťovanie stôp genetického materiálu (DNA alebo RNA) akéhokoľvek mikroorganizmu, vírusu alebo baktérie. Táto technológia sa využíva už viac ako 30 rokov. PCR dokáže zachytiť špecifické gény zo získaného genetického materiálu z výteru z hrdla a nosa a znásobiť ho pomocou chemickej reakcie tak, aby sa dal zachytiť fluoreskujúcim farbivom. Odtiaľ je aj názov polymérová reťazová reakcia.

Na zistenie prítomnosti koronavírusu SARS-CoV-2 sa používa variant tejto metódy, známy ako RT-PCR (Reverse Transcription PCR), PCR s reverznou transkripciou. Je to preto, že koronavírus SARS-CoV-2, ako aj niektoré iné vírusy, neobsahuje DNA ale iba RNA. Ak je ľudský organizmus napadnutý takýmto vírusom, udeje sa to, že vlastne infiltruje zdravé bunky ľudského tela, ktoré produkujú našu RNA a zmanipuluje ich tak, aby nevytvárali ľudský proteín, ale proteíny vírusu. Tieto sa tak zmenia na továrne na vírusy.

Na zistenie vírusovej RNA sa používa enzým, ktorý zmení RNA vírusu na DNA. Deje sa to v jednokrokovom procese, ktorý sa nazýva reverzná transkripcia. Následne proces pokračuje ako pri PCR, vírusová DNA sa miliónkrát znásobí a deteguje prostredníctvom fluoreskujúceho farbiva. Táto metóda je veľmi spoľahlivá, pretože na zistenie prítomnosti vírusu v organizme postačuje jeho jediná čiastočka prítomná vo výtere z hltanu alebo nosohltanu.

Čo znamenajú výsledky testu?

Pozitívny test:

  • Testovaná osoba má akútnu infekciu COVID-19.

Negatívny test:

  • Testovaná osoba nie je v súčasnosti nakazená vírusom.
  • Vírus nie je prítomný v mieste, odkiaľ bol odobraný ster (preto sa štandardne odoberá vzorka aj z nosa, aj z úst). V neskoršom štádiu vírus putuje nižšie a môže sa stať, že aj keď je prítomný v pľúcach, v hltane a nosohltane sa nenachádza.
  • Ochorenie je v príliš ranom štádiu alebo už prebehlo a je príliš neskoro. Negatívny výsledok neznamená, že test bude negatívny aj zajtra prípadne o niekoľko dní a v prípade prítomnosti rizikových faktorov, resp. po objavení príznakov ho treba zopakovať.

Aké sú výhody a nevýhody metódy RT-PCR?

RT-PCR predstavuje veľmi citlivú, robustnú a dobre zdokumentovanú metódu. RT-PCR predstavuje v súčasnosti najspoľahlivejšiu metódu na diagnostiku ochorenia COVID-19. Táto metóda je aj menej náchylná na kontamináciu, keďže celý proces prebieha v uzatvorenej tube.

Jej nevýhodou je najmä to, že vyžaduje špecializované zariadenie a tréning personálu, preto sa vykonáva len v špecializovaných laboratóriách. To ovplyvňuje aj čas, kedy je výsledok dostupný (zvyčajne do 48 hodín).
Táto metóda dokáže zachytiť len prebiehajúcu infekciu, pretože keď sa už vírus v organizme nenachádza, nedokáže ho zachytiť. Na identifikovanie a sledovanie pacientov, ktorí sa už vyliečili z ochorenia COVID-18, je táto metóda nepostačujúca. Ak ste prekonali ochorenie, žiadna z molekulárnych metód vám to nepovie. To vytvára určitú neistotu, najmä ak ste boli v dobrovoľnej karanténe z dôvodu len malých alebo nejasných príznakov. Doplnkovou metódou sú v takomto prípade sérologické testy, o ktorých píšeme ďalej v článku.

Antigénové testy

Čo je antigén?

Ľudský imunitný systém, ale aj imunitný systém všetkých stavovcov funguje na jednom základnom princípe: každý proteín v tele, ktorý nenesie kód génov vlastných organizmu, je s najväčšou pravdepodobnosťou patogén, ktorý treba nájsť a zničiť. Keď imunitný systém objaví cudzí proteín, biele krvinky začnú vytvárať protilátky na to, aby ho našli a zničili. Cudzí proteín, ktorý spúšťa celú túto reakciu, sa nazýva antigén, pretože generuje protilátky (antibody – protilátka, gen – generovať).

Ako fungujú antigénové testy?

Antigénové testy majú svoj názov odvodený od toho, že hľadajú antigény, t. j. špecifické proteíny vírusu. Podobne ako test na diagnostiku chrípky, antigénové testy na nový koronavírus používajú protilátky zvierat, ktoré „poľujú“ na proteíny vírusu, ktoré sa nachádzajú na jeho povrchu (tzv. Spike alebo S glykoproteín).

Na test sa používajú rovnako ako na PCR test výtery zo slizníc hltanu a nosohltanu. Tie sa následne vložia do tekutiny, aby sa uvoľnil vírus zo získaných vzoriek. Tekutina sa potom nanesie na povrch testovacieho sklíčka, ktoré pokrývajú protilátky. Protilátky sú prilepené na testovacom sklíčku a prichytia sa na proteíny vírusu nachádzajúceho sa vo vzorke. Na testovacie sklíčko sa následne aplikujú ďalšie protilátky, ktoré sú chemicky upravené farbivom, aby boli viditeľné, či už voľným okom, alebo pod fluorescentným osvetlením. Ak vzorka obsahuje antigény vírusu, tie sú prichytené hneď dvoma typmi protilátok: jeden ich prilepí na testovacie sklíčko a druhý ich následne zviditeľní. Čím viac vírusu obsahuje vzorka, tým viditeľnejšia je farebná stopa. Ak je vzorka pozitívna, na testovacom sklíčku sa objavia farebné čiary už do 15 – 20 minút.

Čo znamenajú výsledky testu?

Pozitívny test:

  • Testovaná osoba má akútnu infekciu COVID-19.

Negatívny test:

  • Testovaná osoba nie je v súčasnosti nakazená vírusom.
  • Vírus nie je prítomný v mieste, odkiaľ bol odobratý ster alebo je ho príliš málo.
  • Ochorenie je v príliš rannom štádiu, alebo už prebehlo a je príliš neskoro. Ak je príliš skoro, test treba opakovať.

Výhody a nevýhody antigénových testov

Hlavnou výhodou je rýchlosť a jednoduchosť použitia v porovnaní s PCR testami, keďže celý test trvá 15 – 30 minút a vyžaduje len málo skúseností. Vzorky sa nezasielajú do laboratórií.

Pozitívny test dokáže diagnostikovať prebiehajúce ochorenie COVID-19. To znamená, že ak vám tento test vyjde pozitívne, zaručene máte ochorenie COVID-19. Tento test je navyše lacnou alternatívnou v porovnaní s molekulárnymi testami (RT-PCR).

Na druhej strane, antigénové testy odhalia len to, či je testovaná osoba v súčasnosti infikovaná koronavírusom. Pred alebo po prekonaní ochorenia antigény nie sú prítomné, keďže aj táto metóda sa opiera o detekovanie častí vírusu.

V porovnaní s molekulárnymi testami sú tieto testy menej citlivejšie, keďže pri nich nedochádza k znásobeniu čiastočiek vírusu ako pri RT-PCR teste. Ak je vo vzorke príliš málo anitgénov, test ich nedeteguje, čo znamená viac falošných negatívnych prípadov.

Aj keď ide o etablovanú technológiu testovania, antigénové testy na COVID-19 sú len v začiatkoch. V USA je v súčasnosti schválený test od firmy Quidel. Antigénové testy predstavujú veľmi rýchlu metódu testovania na akútnu prítomnosť infekcie COVID-19 a v tom je ich veľký potenciál. Vykazujú však pomerne vysokú mieru falošných negatívnych výsledkov (až 20 %). V kombinácií s presnými molekulárnymi testami (PCR) a testami na protilátky zohrávajú dôležitú úlohu v získaní celkového obrazu o rozšírení nákazy koronavírusom v populácii.

Sérologické testy (testy na protilátky)

Sérologické testy na COVID-19 sa zameriavajú na zistenie špecifických protilátok v krvi, ktoré sa viažu na antigény koronavírusu. Tieto testy zisťujú, či jednotlivec v minulosti prekonal ochorenie COVID-19. Každý, kto prekonal ochorenie, bude mať v krvi špecifické protilátky voči patogénu, ktorému bol vystavený. Imunitný systém začne produkovať protilátky ako súčasť procesu boja proti infekcii. Protilátky ostávajú v krvi naďalej po prekonaní ochorenia. To znamená, že test na protilátky nedokáže povedať, či má testovaný človek prebiehajúcu infekciu.

Aké protilátky sa zisťujú sérologickými testami na COVID-19?

Ľudský organizmus produkuje až 5 typov protilátok – imunoglobínov, z ktorých každá plní nezastupiteľnú úlohu vo fungovaní imunitného systému. Sérologické testy na COVID-19 sa zameriavajú na protilátky IgM, IgG, IgA a celkové protilátky. Výskum v tejto oblasti však stále prebieha a koronavírus vykazuje tiež určité špecifiká pri vytváraní jednotlivých typov protilátok.

  • IgM protilátky predstavujú prvú reakciu organizmu na infekciu. Nie sú špecifické pre jednotlivé vírusy, majú schopnosť viazať sa na viaceré antigény s cieľom ich rýchleho odstránenia počas primárnej infekcie. Sú najväčšie, tvoria však len 10 % celkového počtu protilátok. Tvoria sa asi od 7. dňa začiatku infekcie.
  • IgG protilátky sú najmenšie a najpočetnejšie, tvoria až 80 % celkového množstva protilátok. Typicky sa objavujú až neskôr počas infekcie ako sekundárna reakcia imunitného systému. Keďže sú najviac špecifické pre konkrétne vírusy a v krvi ostávajú najdlhšie, zohrávajú kľúčovú úlohu v imunite voči konkrétnemu ochoreniu, a teda aj proti COVID-19. Tvoria sa neskôr a môžu pretrvávať mesiace, o čom v súčasnosti prebieha výskum.
  • IgA protilátky majú za úlohu chrániť povrchy slizníc a vyskytujú sa v krvnom sére, sekrétoch, v slinách, slziach, v pote, ako aj v materskom mlieku. Tvoria sa tiež na začiatku ochorenia spolu s protilátkami IgM.

Ako prebieha sérologický test?

Existuje viacero metód, ktoré sa používajú na testovanie protilátok nového koronavírusu. Jednou z nich je aj metóda ELISA (z angl. Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, čo v preklade znamená enzýmovo spojený imunoabsorbentný test), ktorú používajú na testovanie aj slovenské laboratóriá Alpha medical.

Odobratá vzorka krvi sa zašle do laboratória, kde sa postupne zmieša s protilátkami, antigénmi a enzýmami spoločne s molekulou, ktorá mení farbu. Ak je vzorka pozitívna na protilátky voči koronavírusu SARS-CoV-2, táto molekula zmení farbu. Zmena farby sa dá detegovať voľným okom, alebo prístrojom nazývaným spetrofotometer.

Čo znamená výsledok testu?

Pozitívny test:

  • Prítomnosť protilátok v krvi znamená pravdepodobne pozitívny výsledok na ochorenie COVID-19 v minulosti.
  • Prítomnosť protilátok nemusí nevyhnutne znamenať, že bojovali s ochorením COVID-19; mohli sa vytvoriť kvôli inej infekcii či ochoreniu. Preto je pre potvrdenie ochorenia potrebné zvážiť aj rizikové faktory. Ak sa testovaná osoba s koronavírusom nestretla, je len veľmi malá pravdepodobnosť, že toto ochorenie prekonala.

Negatívny test:

  • Testovaná osoba nemá protilátky na COVID-19, a teda s veľkou pravdepodobnosťou nemá voči ochoreniu imunitu.
  • Keďže tvorba protilátok trvá určitý čas, ak bola vzorka krvi odobratá príliš skoro po infekcii, negatívny výsledok nemusí znamenať neprítomnosť ochorenia COVID-19. Po zvážení rizikových faktorov a symptómov treba v takomto prípade test zopakovať.

Aké sú výhody a nevýhody tejto metódy?

ELISA predstavuje veľmi jednoduchú a lacnú laboratórnu technológiu, ktorá je dobre zdokumentovaná a využívaná v medicíne už veľa rokov. ELISA predstavuje veľmi spoľahlivú a citlivú metódu: dosahuje senzitivitu (schopnosť presne určiť pozitívny výsledok) 100 % po 12 dňoch od objavenia príznakov ochorenia a špecificitu (schopnosť určiť presne negatívny výsledok) až 98 %. Tento test si preto určite nezamieňajme s jednorazovými testami na protilátky, ktoré využívajú krv z vpichu do prsta a majú nižšiu citlivosť a spoľahlivosť.

ELISA testy môžu byť realizované naraz na viacerých vzorkách (až 96), takže je využiteľná na rýchle testovanie veľkého množstva pacientov.

Odobratú vzorku krvi treba zaslať do laboratória, čo ovplyvňuje aj dostupnosť výsledkov (typicky do 48 hodín).

Nevýhodou tejto metódy je, že nedokáže spoľahlivo určiť prebiehajúce ochorenie COVID-19.

Aký potenciál má testovanie na protilátky a kedy ho využiť?

Sérologické testy majú hlavné využitie pri identifikácii osôb, ktoré prekonali ochorenie COVID-19. Pre epidemiologické autority umožňujú získať celkový prehľad o rozšírení vírusu a samotného ochorenia, o rýchlosti jeho šírenia, o jeho smrtnosti a nepriamo tiež o kolektívnej imunite.

Je to dôležitá informácia pre každého z nás. Podporuje to aj fakt, že veľká väčšina jedincov s ochorením COVID-19 nevykazuje žiadne príznaky ochorenia.

Predpokladá sa, že ako v prípade iných ochorení, tak aj po prekonaní ochorenia COVID-19 ostávajú protilátky v krvi a zabezpečujú tak ochranu organizmu pred opätovným ochorením. Vedci na celom svete sa pokúšajú nájsť odpovede na otázky ako napríklad, koľko protilátok treba na zabezpečenie imunity voči koronavírusu, ako aj koľko taká imunita môže pretrvávať.

Sérologické testy nemožno použiť na diagnostikovanie akútnych prípadov ochorenia COVID-19 ani ako doklad o neinfekčnosti pri cestách do zahraničia alebo pri návrate do zamestnania. Na to treba RT-PCR test.
Sérologické testy majú veľký potenciál pri ich budúcom využití na identifikovanie potenciálnych darcov krvnej plazmy, ktorá môže zachrániť životy tých, u ktorých má ochorenie COVID-19 vážny priebeh. Pri vývoji vakcíny môžu slúžiť na zistenie imunitnej odpovede organizmu.

Článok je prebratý z portálu www.lekar.sk.


Literatúra

  1. https://www.cebm.net/covid-19/what-tests-could-potentially-be-used-for-t...
  2. https://www.firstpost.com/health/covid-19-testing-how-antibody-antigen-r...
  3. https://theconversation.com/antigen-tests-for-covid-19-are-fast-and-easy...
Hodnotenie článku

inVitro 2/2020

Koronavírus

Tento článok sa nachádza v čísle InVitro 2/2020 Koronavírus. Ak máte záujem o časopis v tlačenej verzii, ozvite sa nám.
Objednať inVitro