Diagnostik av COVID-19/DARTS (utveckling och bedömning av snabbtestning för SARS-CoV-2-utbrott)

Den 12 januari 2020 identifierades ett nytt coronavirus som orsaken till ett utbrott av oförklarlig lunginflammation i staden Wuhan, Hubeiprovinsen, Kina. Detta coronavirus fick senare namnet SARS-CoV-2, och sjukdomen det orsakar COVID-19.

SARS-CoV-2 är ett icke-segmenterat, positivt sens RNA-virus och en del av familjen av coronavirus. I likhet med SARS-viruset (Systemic Acute Respiratory Syndrome), binder det till den angiotensinomvandlande enzym 2 (ACE2)-receptorn som finns på typ II alveolära celler och tarmepitel. SARS-CoV-2 kan resultera i ett allvarligt akut respiratoriskt nödsyndrom (ARDS) som kännetecknas av diffus alveolär skada och direkt viral cytopatisk effekt på pneumocyter. Vissa patienter som utvecklar covid19 kan svara med en fulminant "cytokinstorm"-reaktion.

Den 23 mars 2020 har totalt 374 921 fall av covid-19 rapporterats i 168 länder med totalt över 16 411 dödsfall (dödsfall bland bekräftade fall på 4,4 %) (John Hopkins resurscenter för Coronavirus). Över 293 425 fall och 13 258 dödsfall har rapporterats från länder utanför Kinas fastland. Världshälsoorganisationen (WHO) förklarade den 12 mars utbrottet av SARS-CoV-2 som en pandemi i samband med en folkhälso-nödsituation av internationell oro (PHEIC) [4]. Europa har snabbt blivit epicentrum för pandemin och i Storbritannien ökar fallen dagligen. Det har varit 6 724 bekräftade fall i Storbritannien den 23 mars 2020, inklusive 190 bekräftade slutenvårdspatienter vid St George's Hospital NHS Trust (23 mars 2020, Dr. Breathnach, personlig kommunikation).

På grund av avsaknaden av ett validerat serologiskt test förblir det faktiska antalet, och därmed andelen, personer som utvecklar asymtomatisk infektion okänt. Detta innebär att en exakt uppskattning av dödsfall förblir svårfångad. På grund av ökningen av antalet diagnostiska prover tar testerna längre tid än väntat. Bland de främsta prioriteringarna för att underlätta folkhälsoinsatser är en tillförlitlig laboratoriediagnos. Snabbt fall är nödvändigt för att säkerställa snabb och effektiv kontaktspårning, genomförande av infektionsförebyggande och kontrollåtgärder enligt WHO:s rekommendationer och insamling av relevant epidemiologisk och klinisk information.

På grund av avsaknaden av ett validerat serologiskt test är det faktiska antalet, och därmed andelen, personer som utvecklar asymtomatiska infektioner okänt. Detta innebär att en exakt uppskattning av dödsfall förblir svårfångad. På grund av ökningen av antalet prover att diagnostisera tar testerna längre tid än väntat. Bland de främsta prioriteringarna för att underlätta folkhälsoinsatser är en tillförlitlig laboratoriediagnos. Snabb ärendebekräftelse är nödvändig för att säkerställa snabb och effektiv kontaktspårning, implementering av infektionsförebyggande och kontrollåtgärder enligt WHO:s rekommendationer och insamling av relevant epidemiologisk och klinisk information.

Erfarenheterna i Kina har varit att cirka 15 % av patienterna med bekräftad infektion utvecklar allvarlig sjukdom och cirka 5 % blir kritiskt sjuka. I Storbritannien tyder en modellanalys av Imperial College Covid-19 Response Team på att även med genomförandet av självisoleringsåtgärder (hushållskarantän och social distansering) kommer ökningsgränserna för både allmänna avdelningar och ICU-sängar att överskridas 8 gånger . Dessutom kommer en uppmjukning av dessa lindrande åtgärder sannolikt att leda till en återhämtning av fall tills det finns ett effektivt vaccin - vilket inte förväntas på cirka 12-18 månader. Vi kan därför helt klart förvänta oss ett betydande antal slutenvårdspatienter med COVID-19-infektion i Storbritannien under de kommande månaderna.

Utvecklingen av SARS-CoV-2-antigen och antikropps lateralflödesanalys (LFA) har letts av Mologic, ett företag baserat i Bedford. Vi kommer att använda prototyp LFA och ELISA som är redo för preliminär utvärdering, och därefter använda dessa tester på plats för att utvärdera testet vid POC. LFA har utvecklats för SARS-CoV-2-antigendetektering i svalg/näsprover och detektion av IgG och IgM i blod/serum och SARS-CoV-2-antigendetektering, IgG, IgM och IgA i saliv. Saliv är ett spännande prov att använda då det är mycket enklare att använda än blod- eller svalg/näsprov för eventuell självtestning.

Dessutom är det för närvarande okänt varför vissa patienter utvecklar allvarlig covid-19, medan andra som drabbats av samma SARS-CoV-2-infektion endast uppvisar milda symtom. Samsjukligheter som högt blodtryck, njursjukdom och diabetes har kopplats till sämre prognos och kliniska resultat. En del av patienterna i yngre ålder och utan samsjuklighet utvecklar dock också allvarlig sjukdom - och det finns ett behov av större förståelse för immunopatogenesen av allvarlig covid-19-infektion är viktig.

Användningen av diagnostik som utvecklats inom denna studie kommer att förbättra hanteringen av fall av covid-19. LFA är snabba, lätta att använda och designade för att vara överkomliga globalt. Den snabba diagnosen SARS-CoV-2 med antigendetektering kommer att tillåta patienter att snabbt triageras på sjukhus, läkarmottagningar och andra platser som immigrationsområden. De är tillräckligt billiga för att vara lämpliga att använda i låg- och medelinkomstländer. Användningen av antikroppsdetektion kommer att möjliggöra både diagnos av immunologiskt svar på akuta infektioner och efter att patienter har återhämtat sig senare. För att kunna använda dessa tester på rätt sätt krävs en förståelse för dynamiska immunopatologiska förändringar över tid.

Karakterisering av immunsvar och känslighet och dess samband med virusclearance och sjukdomsprogression i stora kohorter med varierande sjukdomsgrad är viktigt för att hjälpa kliniska riskförutsägelser och utvärdera potentialen för nya immunterapeutiska interventioner. Immunsvarsegenskaper kan ha prediktivt och prognostiskt värde, med tidiga adaptiva immunsvar möjligen korrelerade med förbättrade kliniska resultat.