Diagnostyka COVID-19/DARTS (opracowanie i ocena szybkich testów na obecność epidemii SARS-CoV-2)

W dniu 12 stycznia 2020 r. zidentyfikowano nowy koronawirus jako przyczynę wybuchu niewyjaśnionego zapalenia płuc w mieście Wuhan w prowincji Hubei w Chinach. Ten koronawirus został później nazwany SARS-CoV-2, a choroba, którą wywołuje COVID-19.

SARS-CoV-2 jest niesegmentowanym wirusem RNA o pozytywnym sensie i należy do rodziny koronawirusów. Podobnie jak wirus zespołu ostrej niewydolności oddechowej układowej (SARS), wiąże się z receptorem enzymu konwertującego angiotensynę 2 (ACE2) zlokalizowanym na komórkach pęcherzyków płucnych typu II i nabłonku jelitowym. SARS-CoV-2 może powodować ciężki zespół ostrej niewydolności oddechowej (ARDS), który charakteryzuje się rozlanym uszkodzeniem pęcherzyków płucnych i bezpośrednim wirusowym działaniem cytopatycznym na pneumocyty. Niektórzy pacjenci, u których rozwinie się COVID19, mogą zareagować piorunującą reakcją „burzy cytokin”.

Na dzień 23 marca 2020 r. w 168 krajach zgłoszono łącznie 374 921 przypadków COVID-19, w których zginęło łącznie ponad 16 411 osób (śmiertelność przypadków wśród potwierdzonych przypadków wynosiła 4,4%) (centrum zasobów koronawirusa Johna Hopkinsa). Z krajów spoza Chin kontynentalnych zgłoszono ponad 293 425 przypadków i 13 258 zgonów. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) ogłosiła 12 marca wybuch epidemii SARS-CoV-2 pandemią w kontekście stanu zagrożenia zdrowia publicznego o zasięgu międzynarodowym (PHEIC) [4]. Europa szybko stała się epicentrum pandemii, a w Wielkiej Brytanii codziennie rośnie liczba przypadków. Na dzień 23 marca 2020 r. w Wielkiej Brytanii odnotowano 6724 potwierdzonych przypadków, w tym 190 potwierdzonych pacjentów hospitalizowanych w St George's Hospital NHS Trust (23 marca 2020 r., Dr. Breathnach, komunikacja osobista).

Ze względu na brak zwalidowanego testu serologicznego rzeczywista liczba, a co za tym idzie odsetek osób, u których rozwija się infekcja bezobjawowa, pozostaje nieznana. Oznacza to, że dokładne oszacowanie śmiertelności przypadków pozostaje nieuchwytne. Ze względu na wzrost liczby próbek diagnostycznych testy trwają dłużej niż oczekiwano. Jednym z najważniejszych priorytetów ułatwiających interwencje w zakresie zdrowia publicznego jest wiarygodna diagnostyka laboratoryjna. Niezwłoczne ustalenie przypadku jest niezbędne do zapewnienia szybkiego i skutecznego śledzenia kontaktów, wdrożenia środków zapobiegania i kontroli zakażeń zgodnie z zaleceniami WHO oraz zebrania odpowiednich informacji epidemiologicznych i klinicznych.

Ze względu na brak zwalidowanego testu serologicznego rzeczywista liczba, a co za tym idzie odsetek osób, u których rozwinęła się infekcja bezobjawowa, pozostaje nieznana. Oznacza to, że dokładne oszacowanie śmiertelności przypadków pozostaje nieuchwytne. Ze względu na wzrost liczby próbek do zdiagnozowania testy trwają dłużej niż oczekiwano. Jednym z najważniejszych priorytetów ułatwiających interwencje w zakresie zdrowia publicznego jest wiarygodna diagnostyka laboratoryjna. Szybkie potwierdzenie przypadku jest niezbędne do zapewnienia szybkiego i skutecznego śledzenia kontaktów, wdrożenia środków zapobiegania i kontroli zakażeń zgodnie z zaleceniami WHO oraz zebrania odpowiednich informacji epidemiologicznych i klinicznych.

Z doświadczenia w Chinach wynika, że ​​u około 15% pacjentów z potwierdzoną infekcją rozwija się ciężka choroba, a u około 5% dochodzi do stanu krytycznego. W Wielkiej Brytanii analiza modelowa przeprowadzona przez Imperial College COVID-19 Response Team sugeruje, że nawet przy wdrożeniu środków samoizolacji (kwarantanna domowa i dystans społeczny) limity przepięć zarówno dla oddziałów ogólnych, jak i łóżek OIOM zostaną przekroczone 8-krotnie . Ponadto złagodzenie tych środków łagodzących prawdopodobnie doprowadzi do ponownego wzrostu liczby przypadków, dopóki nie pojawi się skuteczna szczepionka – czego nie oczekuje się przez około 12-18 miesięcy. Możemy zatem wyraźnie spodziewać się znacznej liczby pacjentów hospitalizowanych z zakażeniem COVID-19 w Wielkiej Brytanii w nadchodzących miesiącach.

Rozwój testu bocznego przepływu (LFA) antygenu SARS-CoV-2 i przeciwciał był prowadzony przez firmę Mologic z siedzibą w Bedford. Wykorzystamy prototypy LFA i ELISA, które są gotowe do wstępnej oceny, a następnie wykorzystamy te testy na miejscu do oceny testu w POC. LFA zostały opracowane do wykrywania antygenu SARS-CoV-2 w wymazach z gardła/nosa oraz wykrywania IgG i IgM we krwi/surowicy oraz wykrywania antygenu SARS-CoV-2, IgG, IgM i IgA w ślinie. Ślina jest ekscytującą próbką do użycia, ponieważ jest znacznie łatwiejsza w użyciu niż krew lub wymazy z gardła / nosa do potencjalnego samokontroli.

Ponadto obecnie nie wiadomo, dlaczego u niektórych pacjentów dochodzi do ciężkiego przebiegu COVID-19, podczas gdy u innych dotkniętych tą samą infekcją SARS-CoV-2 występują jedynie łagodne objawy. Choroby współistniejące, takie jak nadciśnienie, choroby nerek i cukrzyca, są powiązane z gorszymi rokowaniami i wynikami klinicznymi. Jednak u części pacjentów w młodszym wieku i bez chorób współistniejących również rozwija się ciężka choroba – i istnieje potrzeba lepszego zrozumienia immunopatogenezy ciężkiego zakażenia COVID-19.

Zastosowanie diagnostyki opracowanej w ramach tego badania poprawi zarządzanie przypadkami COVID-19. LFA są szybkie, łatwe w użyciu i zaprojektowane tak, aby były dostępne na całym świecie. Szybka diagnoza SARS-CoV-2 z wykrywaniem antygenu pozwoli na szybką selekcję pacjentów w szpitalach, gabinetach lekarskich i innych miejscach, takich jak obszary imigracyjne. Są wystarczająco tanie, aby nadawały się do użytku w krajach o niskich i średnich dochodach. Wykorzystanie detekcji przeciwciał pozwoli zarówno na diagnozę odpowiedzi immunologicznej na ostre infekcje, jak i po późniejszym wyzdrowieniu pacjentów. Aby odpowiednio wykorzystać te testy, konieczne jest zrozumienie dynamicznych zmian immunopatologicznych w czasie.

Charakterystyka odpowiedzi immunologicznej i podatności oraz jej związku z klirensem wirusa i postępem choroby w dużych kohortach o różnym nasileniu choroby jest ważna, aby pomóc w prognozowaniu wyników klinicznych ryzyka i ocenie potencjału nowych interwencji immunoterapeutycznych. Charakterystyka odpowiedzi immunologicznej może mieć wartość predykcyjną i prognostyczną, przy czym wczesna adaptacyjna odpowiedź immunologiczna może być skorelowana z lepszymi wynikami klinicznymi.