Diagnostiek van COVID-19/DARTS (Ontwikkeling en beoordeling van sneltesten voor SARS-CoV-2-uitbraak)

Op 12 januari 2020 werd een nieuw coronavirus geïdentificeerd als de oorzaak van een uitbraak van onverklaarbare longontsteking in de stad Wuhan, provincie Hubei, China. Dit coronavirus werd later SARS-CoV-2 genoemd, en de ziekte die het COVID-19 veroorzaakt.

SARS-CoV-2 is een niet-gesegmenteerd, positive sense RNA-virus en maakt deel uit van de familie van coronavirussen. Vergelijkbaar met het Systemic Acute Respiratory Syndrome (SARS) -virus, bindt het zich aan de angiotensine-converting enzyme 2 (ACE2) -receptor die zich op type II alveolaire cellen en darmepitheel bevindt. SARS-CoV-2 kan resulteren in een ernstig acuut ademhalingsnoodsyndroom (ARDS), dat wordt gekenmerkt door diffuse alveolaire schade en een direct viraal cytopathisch effect op pneumocyten. Sommige patiënten die COVID19 ontwikkelen, kunnen reageren met een fulminante "cytokinestorm" -reactie.

Op 23 maart 2020 zijn er in totaal 374.921 COVID-19-gevallen gemeld in 168 landen met in totaal meer dan 16.411 sterfgevallen (dodelijke gevallen onder bevestigde gevallen van 4,4%) (John Hopkins's Coronavirus Resource centre). Meer dan 293.425 gevallen en 13.258 sterfgevallen zijn gemeld uit landen buiten het vasteland van China. De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) heeft op 12 maart de uitbraak van SARS-CoV-2 uitgeroepen tot pandemie in het kader van een Public Health Emergency of International Concern (PHEIC) [4]. Europa is snel het epicentrum van de pandemie geworden en in het VK nemen de gevallen dagelijks toe. Op 23 maart 2020 waren er 6.724 bevestigde gevallen in het VK, waaronder 190 bevestigde opgenomen patiënten in het St George's Hospital NHS Trust (23 maart 2020, Dr. Breathnach, persoonlijke communicatie).

Vanwege het ontbreken van een gevalideerde serologische test, blijft het werkelijke aantal, en dus het aandeel, mensen dat een asymptomatische infectie ontwikkelt, onbekend. Dit betekent dat een nauwkeurige schatting van het aantal dodelijke slachtoffers ongrijpbaar blijft. Door de toename van het aantal diagnostische monsters duurt het testen langer dan verwacht. Een van de belangrijkste prioriteiten om interventies op het gebied van de volksgezondheid te vergemakkelijken, is een betrouwbare laboratoriumdiagnose. Een snelle vaststelling van gevallen is noodzakelijk om te zorgen voor een snelle en effectieve opsporing van contacten, de implementatie van maatregelen voor infectiepreventie en -bestrijding volgens de aanbevelingen van de WHO, en het verzamelen van relevante epidemiologische en klinische informatie.

Door het ontbreken van een gevalideerde serologische test blijft het werkelijke aantal, en dus het aandeel, mensen dat asymptomatische infecties ontwikkelt onbekend. Dit betekent dat een nauwkeurige schatting van het aantal dodelijke slachtoffers ongrijpbaar blijft. Door de stijging van het aantal monsters dat moet worden gediagnosticeerd, duren tests langer dan verwacht. Een van de belangrijkste prioriteiten om interventies op het gebied van de volksgezondheid te vergemakkelijken, is een betrouwbare laboratoriumdiagnose. Een snelle bevestiging van gevallen is noodzakelijk om te zorgen voor een snelle en effectieve opsporing van contacten, de implementatie van maatregelen voor infectiepreventie en -bestrijding volgens de aanbevelingen van de WHO, en het verzamelen van relevante epidemiologische en klinische informatie.

De ervaring in China is dat ongeveer 15% van de patiënten met bevestigde infectie een ernstige ziekte ontwikkelt en dat ongeveer 5% ernstig ziek wordt. In het VK suggereert een modelanalyse door het Imperial College COVID-19 Response Team dat zelfs met de implementatie van zelfisolatiemaatregelen (huishoudelijke quarantaine en sociale afstand) de overspanningslimieten voor zowel algemene afdelingen als ICU-bedden met een factor 8 zullen worden overschreden . Bovendien zal een versoepeling van deze verzachtende maatregelen waarschijnlijk leiden tot een heropleving van het aantal gevallen totdat er een effectief vaccin is – wat pas over 12-18 maanden wordt verwacht. We kunnen daarom de komende maanden duidelijk een aanzienlijk aantal opgenomen patiënten met een COVID-19-infectie in het VK verwachten.

De ontwikkeling van SARS-CoV-2-antigeen en antilichaam laterale flow assay (LFA) wordt geleid door Mologic, een bedrijf gevestigd in Bedford. We zullen prototype LFA en ELISA gebruiken die klaar zijn voor voorlopige evaluatie, en deze tests vervolgens ter plaatse gebruiken om de test op POC te evalueren. LFA is ontwikkeld voor SARS-CoV-2-antigeendetectie in keel-/neusuitstrijkjes en detectie van IgG en IgM in bloed/serum en SARS-CoV-2-antigeendetectie, IgG, IgM en IgA in speeksel. Speeksel is een opwindend monster om te gebruiken, omdat het veel gemakkelijker te gebruiken is dan bloed- of keel- / neusuitstrijkjes voor mogelijke zelftesten.

Bovendien is het momenteel niet bekend waarom sommige patiënten ernstige COVID-19 ontwikkelen, terwijl anderen die door dezelfde SARS-CoV-2-infectie zijn getroffen, slechts milde symptomen vertonen. Comorbiditeiten zoals hypertensie, nierziekte en diabetes zijn in verband gebracht met een slechtere prognose en klinische resultaten. Een deel van de patiënten van jongere leeftijd en zonder comorbiditeit ontwikkelt echter ook een ernstige ziekte - en er is behoefte aan meer begrip van de immunopathogenese van ernstige COVID-19-infectie.

Het gebruik van diagnostiek die in dit onderzoek is ontwikkeld, zal het beheer van gevallen van COVID-19 verbeteren. De LFA zijn snel, gebruiksvriendelijk en ontworpen om wereldwijd betaalbaar te zijn. De snelle diagnose van SARS-CoV-2 met antigeendetectie stelt patiënten in staat om snel triage te ondergaan in ziekenhuizen, huisartsenpraktijken en andere plaatsen zoals immigratiegebieden. Ze zijn goedkoop genoeg om geschikt te zijn voor gebruik in lage- en middeninkomenslanden. Door het gebruik van antilichaamdetectie kan zowel de immunologische respons op acute infecties worden gediagnosticeerd als nadat patiënten later zijn hersteld. Om deze tests op de juiste manier te gebruiken, is inzicht in dynamische immunopathologische veranderingen in de loop van de tijd noodzakelijk.

Karakterisering van immuunrespons en gevoeligheid en de associatie ervan met virale klaring en ziekteprogressie in grote cohorten met verschillende ernst van de ziekte is belangrijk om klinische risicovoorspellingsresultaten te ondersteunen en het potentieel voor nieuwe immunotherapeutische interventies te evalueren. Immuunresponskenmerken kunnen voorspellende en prognostische waarde hebben, waarbij vroege adaptieve immuunresponsen mogelijk gecorreleerd zijn met verbeterde klinische resultaten.