COVID-19/DARTS-diagnostiikka (SARS-CoV-2-epidemian nopean testauksen kehittäminen ja arviointi)

12.1.2020 Wuhan Cityssä Hubein maakunnassa Kiinassa todettiin selittämättömän keuhkokuumeepidemian aiheuttajaksi uusi koronavirus. Tämä koronavirus sai myöhemmin nimen SARS-CoV-2 ja sen aiheuttama tauti COVID-19.

SARS-CoV-2 on segmentoimaton, positiivinen RNA-virus ja osa koronavirusperhettä. Kuten systeeminen akuutti hengitystieoireyhtymä (SARS) -virus, se sitoutuu angiotensiinia konvertoivan entsyymin 2 (ACE2) reseptoriin, joka sijaitsee tyypin II keuhkorakkuloissa ja suoliston epiteelissä. SARS-CoV-2 voi johtaa vakavaan akuuttiin hengitysvaikeusoireyhtymään (ARDS), jolle on tunnusomaista diffuusi alveolivaurio ja suora viruksen sytopaattinen vaikutus pneumosyytteihin. Jotkut potilaat, joille kehittyy COVID19, voivat reagoida fulminantti "sytokiinimyrsky" -reaktioon.

23.3.2020 mennessä on raportoitu yhteensä 374 921 COVID-19-tapausta 168 maassa ja yhteensä yli 16 411 kuolemantapausta (tapausten kuolleisuus vahvistettujen tapausten joukossa 4,4 %) (John Hopkinsin koronavirusresurssikeskus). Manner-Kiinan ulkopuolisista maista on raportoitu yli 293 425 tapausta ja 13 258 kuolemaa. Maailman terveysjärjestö (WHO) julisti 12. maaliskuuta SARS-CoV-2-epidemian pandemiaksi kansainvälisen kansanterveydellisen hätätilanteen (PHEIC) yhteydessä [4]. Euroopasta on nopeasti tullut pandemian keskus, ja Yhdistyneessä kuningaskunnassa tapaukset lisääntyvät päivittäin. Yhdistyneessä kuningaskunnassa on 23. maaliskuuta 2020 mennessä todettu 6 724 vahvistettua tapausta, mukaan lukien 190 vahvistettua potilasta St George's Hospital NHS Trustissa (23. maaliskuuta 2020, Dr. Breathnach, henkilökohtainen viestintä).

Validoidun serologisen testin puuttumisen vuoksi oireettoman infektion saaneiden ihmisten todellinen lukumäärä ja siten osuus on tuntematon. Tämä tarkoittaa, että tarkka kuolemantapausarvio on vaikeasti arvioitavissa. Diagnostisten näytteiden määrän kasvun vuoksi testit vievät odotettua kauemmin. Yksi tärkeimmistä prioriteeteista kansanterveystoimien helpottamiseksi on luotettava laboratoriodiagnoosi. Nopea tapausselvitys on tarpeen, jotta voidaan varmistaa nopea ja tehokas kontaktien jäljitys, infektioiden ehkäisy- ja valvontatoimenpiteiden toteuttaminen WHO:n suositusten mukaisesti sekä asiaankuuluvan epidemiologisen ja kliinisen tiedon kerääminen.

Validoidun serologisen testin puuttumisen vuoksi oireettoman infektion saaneiden ihmisten todellinen lukumäärä ja siten osuus on tuntematon. Tämä tarkoittaa, että tarkka kuolemantapausarvio on vaikeasti arvioitavissa. Diagnoositettavien näytteiden määrän kasvun vuoksi testit vievät odotettua kauemmin. Yksi tärkeimmistä prioriteeteista kansanterveystoimien helpottamiseksi on luotettava laboratoriodiagnoosi. Nopea tapausvahvistus on tarpeen nopean ja tehokkaan kontaktien jäljittämisen, infektioiden ehkäisy- ja valvontatoimenpiteiden toteuttamisen WHO:n suositusten mukaisesti sekä asiaankuuluvan epidemiologisen ja kliinisen tiedon keräämisen varmistamiseksi.

Kiinassa on saatu kokemus, että noin 15 %:lle potilaista, joilla on vahvistettu infektio, kehittyy vakava sairaus ja noin 5 % sairastuu kriittisesti. Isossa-Britanniassa Imperial Collegen COVID-19 Response Teamin mallinnusanalyysi viittaa siihen, että jopa itseeristystoimenpiteiden (kotikaranteeni ja sosiaalinen etäisyys) käyttöönotolla sekä yleisosastojen että teho-osaston vuoteiden nousurajat ylittyvät 8-kertaisesti. . Lisäksi näiden lieventämistoimenpiteiden lieventäminen johtaa todennäköisesti tapausten uusiutumiseen, kunnes saadaan tehokas rokote - mitä odotetaan noin 12–18 kuukauden kuluttua. Voimme siis selvästi odottaa, että Isossa-Britanniassa tulee tulevina kuukausina huomattava määrä COVID-19-tartunnan saaneita sairaalapotilaita.

SARS-CoV-2-antigeenin ja vasta-aineen lateraalivirtausmäärityksen (LFA) kehitystä on johtanut Bedfordissa sijaitseva Mologic. Käytämme LFA- ja ELISA-prototyyppiä, jotka ovat valmiita alustavaan arviointiin, ja käytämme myöhemmin näitä testejä paikan päällä arvioidaksemme testin POC:ssa. LFA:t on kehitetty SARS-CoV-2-antigeenin havaitsemiseen kurkku-/nenäpyyhkäisyistä ja IgG- ja IgM-määrityksistä verestä/seerumista sekä SARS-CoV-2-antigeenin, IgG:n, IgM:n ja IgA:n havaitsemiseen syljestä. Sylki on jännittävä näyte käytettäväksi, koska sitä on paljon helpompi käyttää kuin verta tai kurkku-/nenäpuikkoja mahdolliseen itsetestaukseen.

Lisäksi tällä hetkellä ei tiedetä, miksi joillekin potilaille kehittyy vaikea COVID-19, kun taas toisilla, joilla on sama SARS-CoV-2-infektio, on vain lieviä oireita. Samanaikaiset sairaudet, kuten verenpainetauti, munuaissairaus ja diabetes, on yhdistetty huonompaan ennusteeseen ja kliinisiin tuloksiin. Osa nuoremmista potilaista, joilla ei ole liitännäissairautta, saa kuitenkin myös vakavia sairauksia – ja on tärkeää ymmärtää paremmin vakavan COVID-19-infektion immunopatogeneesi.

Tässä tutkimuksessa kehitetyn diagnostiikan käyttö parantaa COVID-19-tapausten hallintaa. LFA:t ovat nopeita, helppokäyttöisiä ja suunniteltu edullisiksi maailmanlaajuisesti. SARS-CoV-2:n nopea diagnoosi antigeenin havaitsemisen avulla mahdollistaa potilaiden nopean tutkimisen sairaalassa, yleislääkärin vastaanotoilla ja muissa paikoissa, kuten maahanmuuttoalueilla. Ne ovat riittävän halpoja soveltuakseen käytettäväksi matalan ja keskitulotason maissa. Vasta-ainetunnistuksen käyttö mahdollistaa sekä akuuttien infektioiden immunologisen vasteen diagnosoinnin että potilaiden myöhemmin toipumisen jälkeen. Jotta näitä testejä voidaan käyttää asianmukaisesti, on välttämätöntä ymmärtää dynaamiset immunopatologiset muutokset ajan myötä.

Immuunivasteen ja herkkyyden karakterisointi ja sen yhteys viruksen puhdistumaan ja taudin etenemiseen suurissa kohortteissa, joilla on vaihteleva taudin vakavuus, on tärkeää kliinisen riskin ennustamisen helpottamiseksi ja uusien immunoterapeuttisten interventioiden potentiaalin arvioimiseksi. Immuunivasteen ominaisuuksilla voi olla ennustavaa ja prognostista arvoa, ja varhaiset adaptiiviset immuunivasteet voivat korreloida kliinisten tulosten paranemisen kanssa.