COVID-19: Infektiös potential för SARS-CoV-2 tarmavfall hos pediatriska patienter (INPOSIS) (INPOSIS)

Bakgrund:

Uppenbar covid-19 är enligt uppgift mycket mindre frekventa barn. I en studie från Kina representerade barn <10 år gamla endast 0,9 % och barn mellan 10-19 år endast 1,2 % av de diagnostiskt bekräftade fallen1. Mycket liknande uppgifter publicerades av det italienska registret, vilket tyder på 0,5 % respektive 0,7 %2. I den största pediatriska studien som hittills publicerats, inklusive >2000 barn, hade 4% asymtomatiska förlopp, 90% hade milda eller måttliga kliniska förlopp, och allvarliga manifestationer dokumenterades i 6% av fallen, mestadels involverade spädbarn under 1 år3. Vissa rapporter indikerade asymtomatiska förlopp hos så många som 16-30 % av de drabbade barnen inom enskilda åldersgrupper3,4. Förutom vanliga symtom som feber och torrhosta (40-100 % av fallen) var diarré en frekvent observation hos barn med covid-19 (10-30 % av fallen), till skillnad från vuxna med uppenbar sjukdom (4 % av fall) 5-11. Virusutsöndring i avföringen observerades vanligen hos barn i mer än en månad efter att den akuta infektionen hade försvunnit7,10. Men den smittsamma potentialen för utsöndring av tarmvirus, som har påvisats för de relaterade virusen SARS-CoV och MERS-CoV (Middle East Respiratory syndrome coronavirus), är för närvarande oklart för SARS-CoV-212,13. På grund av de milda eller till och med asymtomatiska förloppen av covid-19 kan barn utgöra en viktig källa till sjukdomsöverföring. Med det ökande antalet vuxna som vaccineras och uppkomsten av nya varianter av viruset som visar olika egenskaper, kan situationen hos barn säkert förändras och kan behöva omvärderas. Den föreslagna studien i samarbete med olika pediatriska anläggningar på österrikiska sjukhus erbjuder därför en utmärkt möjlighet att ta itu med olika aspekter av covid-19 som hänför sig till den pediatriska befolkningen.

Hypoteser:

• Utsöndring av SARS-CoV-2 i avföringen kan detekteras hos en del av asymtomatiska barn
• Hos patienter med covid-19 är frekvensen av tarmvirusutsöndring högre och kvarstår under långa tidsperioder efter infektion
• Virus som utsöndras med avföringen kan uppvisa infektionspotential

Studera design:

Under studieperioden på 12 månader är det avsett att undersöka ~500 pediatriska patienter som tagits in på sjukhuset av orsaker som inte är relaterade till covid-19, i syfte att screena för förekomsten av SARS-CoV-2 som släpper ut i avföringen hos barn som inte misstänks bära viruset. Det angivna antalet pediatriska patienter som ska rekryteras baseras på det maximala antalet som kan uppnås inom den angivna studieperioden. För närvarande är det inte möjligt att förutsäga andelen patienter med tarmutsöndring av SARS-CoV-2. Dessutom kommer utredarna att screena ~100 pediatriska patienter med COVID-19 för att fastställa frekvensen och varaktigheten av tarmvirusutsöndring. Majoriteten av patienterna kommer endast att utredas vid inläggning på sjukhuset och uppföljningsprover kommer att tas på patienter som testades positivt vid första analysen för att dokumentera hur länge viruset kan detekteras. Dessutom kommer biomaterial som lagras i ett bioförvar, inklusive avföringsprover från pediatriska patienter som var inlagda på sjukhus för en mängd olika indikationer, att analyseras för att bestämma detekterbarheten av SARS-CoV-2 genom molekylär screening, och positiva fall kommer att utsättas för ytterligare analys, enligt nedan.

Molekylär testning av SARS-CoV-2 kommer att utföras med en validerad och certifierad RTQ-PCR-analys upprättad enligt riktlinjer från det tyska referenscentret, Robert Koch-institutet i Berlin. Behandling av kliniska prover kommer att utföras i enlighet med relevanta biosäkerhetsföreskrifter. Testningen för infektiösa egenskaper hos SARS-CoV-2-patogener som detekteras i kliniska prover inklusive särskilt avföring (och potentiellt nasofaryngeala pinnprover) kommer att utföras i en BSL3-anläggning (i samarbete med Prof. Dr. Willinger, Medical University of Vienna) genom att använda tillåtande cellinjer (VeroE6, CaCo2 eller HCT116) under lämpliga odlingsförhållanden. Avläsningen kommer att baseras på dokumentation av cellcytopatiska effekter och uttryck av subgenomiskt mRNA med hjälp av etablerade RTQ-PCR-tester.

Provinsamling och hantering av logistik:

Prospektiva analyser - avföringsprover (och olika kontrollprover från andra ställen inklusive pinnprover från svalget, munhålan, näsan och handflatorna) kommer att samlas in och förvaras vid 4°C tills överföringen till det centrala laboratoriet, Labdia Labordiagnostik. Proverna kommer att överföras i enlighet med biosäkerhetsbestämmelserna (UN3373) av en snabbleveranstjänst (EMS eller liknande), för att säkerställa att proverna kommer inom tre dagar (vanligtvis samma dag). Vid mottagandet kommer proverna att behandlas omedelbart (viruseluering i fosfatbuffrad saltlösning) och utsätts för molekylär analys. I positiva fall kommer avföringsextrakt att användas så snabbt som möjligt för att inokulera tillåtande celler (t. VeroE6) under BSL3-säkerhetsförhållanden, och virusens infektionspotential kommer att bestämmas. Avläsningen kommer att baseras på bedömningen av cellcytopatiska effekter och på uttrycket av subgenomiskt mRNA. Primära prover och isolerat RNA kommer att förvaras på Labdia i en särskild frys vid -80°C fram till slutet av studien, och kommer att kasseras därefter.

Retrospektiva analyser - biomaterial som samlats in och lagrats i ett bioförvar av Labdia Labordiagnostik

Etiska överväganden och statistik:

Etiskt godkännande för studien och informerat samtycke för deltagande i studien från patienterna och/eller deras juridiska ombud samt personalen har erhållits.

Personuppgifter kommer att finnas tillgängliga exklusivt i det certifierade kliniska laboratoriet, Labdia Labordiagnostik, som utför de diagnostiska testerna. Databehandling för denna studie kommer att göras på ett pseudonymiserat sätt genom att tilldela serienummer.

I linje med de huvudsakliga syftena med studien kommer Fishers exakta test att användas för att jämföra förekomsten av SARS-CoV-2 detekterbarhet i svalg- och avföringsprover, och för att bedöma förekomsten av infektiöst virus i avföringsprover.

Förväntat resultat och framtida planer:

På grund av den relativa bristen på data om COVID-19 i specifika pediatriska miljöer kommer den föreslagna studien att ge viktiga insikter i de kliniskt och epidemiologiskt relevanta ämnen som beskrivs ovan. De erhållna uppgifterna kommer att tjäna som grund för efterföljande storskaliga studier som tar upp den smittsamma potentialen av tarmavsöndring av viruset och de åtgärder som krävs för olika barnanläggningar.

Testning av smittsamma egenskaper hos SARS-CoV-2-patogener som upptäckts i kliniska prover inklusive särskilt avföring (och potentiellt nasofaryngeala pinnprover) kommer att utföras genom att använda tillåtande cellinjer (VeroE6, CaCo2 eller HCT116) under lämpliga odlingsförhållanden. Avläsningen kommer att baseras på dokumentation av cellcytopatiska effekter och uttryck av subgenomiskt mRNA med hjälp av etablerade RTQ-PCR-tester

I allmänhet kommer provtagningen att utföras vid en enda tidpunkt för varje patient, vid inläggning på sjukhuset. Inom den prospektiva delen av studien kommer uppföljningsprover att samlas in från patienter med covid-19 som visar att virus släpper ut i avföringen. För bedömning av cytopatiska effekter och uttryck av subgenomiskt mRNA kommer färska prover att användas närhelst det är möjligt. I alla andra fall kommer prover att frysas vid -80°C och analyseras vid en senare tidpunkt med hjälp av ett etablerat protokoll.

Klinisk signifikans:

På grund av den uppenbarligen vanliga förekomsten av långvarig utsöndring av SARS-CoV-2 i tarmen hos barn, som kanske inte uppvisar några sjukdomssymtom, är det av yttersta vikt att förstå om detta förmodade sätt för virusöverföring är av klinisk och epidemiologisk relevans, som grund. för att utveckla lämpliga skyddsåtgärder. Att klargöra överföringssätten är avgörande för nuvarande och framtida metoder för att begränsa spridningen av SARS-CoV-2.