AndreyPopov / Getty Images
Kľúčové jedlá
- Vedci skúmajú prístroj podobný dychu na detekciu COVID-19.
- Zariadenie je trénované tak, aby rozlišovalo „podpis COVID“ na základe prchavých organických zlúčenín (VOC) v dychu.
- Dychová skúška môže mať v budúcnosti miesto pri skríningu vírusov, potenciálne na preplnených miestach.
Jediná vec, ktorá je rovnako frustrujúca, ako čakanie na zistenie, či ste mali pozitívny test na koronavírus, čo je proces, ktorý môže trvať niekoľko dní, môže byť na prvom mieste pri teste. Najbežnejší test COVID-19 spočíva v dlhom tampóne prilepenom v nosovej dierke, aby sa zhromaždili sekréty zo zadnej časti nosa a hrdla - čo nie je práve príjemný pocit. Vedci však prelomia cestu k ľahším metódam. Jeden by mohol byť ako test dychu na konzumáciu alkoholu.
"Ide o myšlienku, že máte dych COVID," hovorí Verywell Makeda Robinson, MD, PhD, spolupracovník pre infekčné choroby na Stanfordskej univerzite. "Predtým sa ukázalo, že vírusy a bunky infikované vírusmi môžu emitovať tieto prchavé organické zlúčeniny alebo VOC do vášho dychu."
Vedci vyvinuli a uskutočnili malú prvotnú štúdiu na prístroji podobnom dychu, aby rýchlo zistili prítomnosť SARS-CoV-2, vírusu, ktorý spôsobuje COVID-19. Zistenia boli nedávno zverejnené vACS Nano, publikácia American Chemical Society.
Ako to funguje
Zariadenie má senzor vyrobený z nanomateriálov spojených s molekulami citlivými na VOC. Keď VOC z dychu interagujú so senzorom, elektrický odpor sa zmení a vytvorí sa vzor. Vedci pomocou strojového učenia natrénovali senzor, aby rozpoznal kľúčové rozdiely vo vydychovanom dychu a identifikoval možný podpis COVID-19 na základe signálov elektrického odporu.
Aby sa snímač naučil rozpoznávať možný podpis COVID-19, vedci zaradili tri skupiny: 49 pacientov s potvrdeným COVID-19, 58 zdravých osôb a 33 pacientov s pľúcnou infekciou, ktorá nie je COVID. Každý účastník na niekoľko sekúnd fúkal do prototypu.Vedci potom potrebovali zistiť, či je potenciálny podpis prototypu COVID presný, takže zariadenie otestovali na menšom počte zo 140 účastníkov.
Je to presné?
Pri odlíšení prípadov COVID-19 od kontrolnej skupiny zdravých jedincov bolo zariadenie presné o 76%. Senzor rozlišoval medzi jedincami s COVID-19 a jedincami s diagnostikovaným iným typom pľúcnej infekcie s presnosťou 95% a medzi zotavenými a chorými pacientmi s COVID-19 s presnosťou 88%.
"Je to všetko priamo na ľavej strane vývojovej krivky," hovorí Verywell Farley Cleghorn, MD, MPH, epidemiológ a globálny vedúci zdravia v Palladiu. "Je to prvá správa." A aj keď ukazuje niektoré sľubné údaje, aj samotní autori tvrdia, že potrebujeme rozsiahlejšiu štúdiu. “
Test bol najmenej presný pri určovaní medzi infekciou COVID-19 a zdravými subjektmi. Štúdia zaznamenala množstvo falošných pozitív, ktoré môžu viesť k zvýšeniu využívania zdravotnej starostlivosti a zbytočne prispieť k preťaženiu, tvrdí Robinson. Falošne pozitívne výsledky však nemusia byť tak znepokojujúce ako zmiznutí infikovaní ľudia.
"Ak niekto nevedomky má [COVID-19] a nastúpi do lietadla alebo sa vráti do práce, vystavuje tomu veľa ľudí," hovorí Robinson.
Čo to pre vás znamená
V budúcnosti možno budete môcť absolvovať test COVID-19, ktorý sa podobá dychu. Momentálne však môžu ponúknuť výsledky iba testovacie metódy, ktorým udelil povolenie na mimoriadne použitie (EAU) americký Úrad pre kontrolu potravín a liečiv (FDA).
Test môže pomôcť vylepšiť meradlo
Robinson hovorí, že ju obzvlášť zaujíma skutočnosť, že senzor dokázal do istej miery rozlíšiť medzi pacientmi chorými s COVID-19 a pacientmi, ktorí sa zotavili.
"Možno by nám to mohlo povedať viac o tom, ako sa ľudia zlepšujú alebo nezlepšujú v priebehu času," hovorí. "Nie je isté, že by to mohlo urobiť, ale myslím si, že tu je možnosť."
Obmedzením počiatočného výskumu je, že nezohľadňuje veľa faktorov, ako je vek, pohlavie, etnická príslušnosť, komorbidity a dokonca ani tam, kde sa test podáva. "Toto je taká malá štúdia, ktorá bola vykonaná v čínskom Wu-chane - teda u viac druhov homogénnej populácie pacientov," hovorí Robinson. "Nevieme, či bude dych COVID-19 v tejto oblasti podobný ostatným."
Makeda Robinson, MD, PhD
Môžeme sa stále vyvíjať. Tento test sa môže časom skutočne zlepšovať.
- Makeda Robinson, MD, PhDMožno však bude možné natrénovať senzor na zohľadnenie týchto faktorov. „Myslím si, že to je prísľub strojového učenia," hovorí Robinson. „Môžeme sa neustále vyvíjať. Tento test sa môže časom skutočne zlepšovať."
Vítaná alternatíva k výterom
Stále existuje potreba lepších testovacích metód pre SARS-CoV-2, najmä možností, ktoré sú menej invazívne ako obávaný výter z nosohltanu.
"Je to veľmi nepríjemné," hovorí veľmi dobre Rebecca Wurtz, MD, MPH, docentka na Fakulte verejného zdravotníctva na Minnesotskej univerzite. "Ak je skutočne získaný správne, mali by ste tampón zatlačiť úplne dozadu a potom ním päťkrát krúžiť."
Wurtz hovorí, že o tom nevidela žiadne štúdie, ale má podozrenie na chybu používateľa pri zhromažďovaní, najmä na niektorých testovacích weboch zameraných na zvýšenie výkonu, kde tampón skutočne spravujete sami. "Myslím si, že veľa laboratórnych technikov, zdravotných sestier a ďalších ľudí, ktorí získavajú vzorky aj v kontrolovanom prostredí, sa bojí zatlačiť tento tampón úplne späť a spôsobiť také nepohodlie," hovorí.
Americký úrad pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) udelil povolenie na mimoriadne použitie (EAU) 230 testom COVID-19, vrátane 186 molekulárnych, 40 protilátkových a 4 antigénových testov. Vyvinutý dychový test nespadá do žiadnej z týchto kategórií.
„Došlo už k akejsi tejto druhej vlne,“ hovorí Robinson o testovaní inovácií. „Získali sme viac informácií, že rôzne typy vzoriek môžu mať skutočne podobnú presnosť. A teraz sme sa nejako pohli k tomu, aby sme si položili otázku: ‚Je to najlepší a jediný spôsob?‘ “
Odber vzoriek je iba polovicou úspechu. Aj keď sa v súčasnosti pracuje na nových a inovatívnych laboratórnych metódach, zlatým štandardom pre túto pandémiu bolo testovanie pomocou reverznej transkriptázovej polymerázovej reťazovej reakcie (RT-qPCR). PCR je podľa FDA zložitý a časovo náročný proces zahŕňajúci chemikálie a stroje v laboratóriu. Pred začiatkom testovania musia byť vzorky odoslané do príslušného laboratória, kde často čakajú v rade.
Cleghorn hovorí, že laboratóriá sú jednoducho zálohované. Asi pred mesiacom išiel na bezplatné testovacie miesto COVID-19, hovorí Verywell. Doba obratu výsledkov na danom mieste bola asi 10 dní. V tom čase podľa neho ľudia „mohli chýbať okno pre vykonanie všetkých správnych epidemiologických kontrolných opatrení, ktoré sú potrebné v prípade, že je niekto pozitívny na koronavírus alebo bol vystavený účinkom“.
Dlhé doby obratu výsledkov sa týkajú odborníkov, najmä keď miera pozitívnych testov je stále vysoká na mnohých miestach v USA a pred začiatkom zimnej a chrípkovej sezóny. „Odporúčame, aby miera pozitivity podľa jurisdikcie bola nižšia ako 5%,“ vysvetľuje Cleghorn a cituje referenčnú hodnotu COVID-19 stanovenú Svetovou zdravotníckou organizáciou v máji. „V USA máme asi 30 štátov, ktoré to nedosiahli. . “
Tieto štatistiky, dodáva Cleghorn, „viedli k oveľa väčšej chuti na ďalšie testy. Preto bolo vyvinuté obrovské a veľmi plodné úsilie na vývoj testov na protilátky, antigénov, testov iných ako PCR - všetko, čo zmierni časť bremena, ktoré zažívame. “
Použite puzdrá na dychové skúšky
Budeme teda všetci v blízkej budúcnosti testovaní na „COVIDNÝ dych“, keď pôjdeme okolo svojich dní? „Samotná skúška je veľmi podobná dychu pri alkoholovom teste,“ hovorí Robinson o prototype uvedenom v štúdii. "A alkohol alebo etanol sú POZ."
Vďaka ľahkému použitiu by mohol byť dychový test užitočným nástrojom na skríning v mieste vstupu, dodáva Robinson. Momentálne veľa miest, ako sú školy, kliniky a úrady, vykonáva kontrolu teploty a žiada jednotlivcov o príznaky. „Myslím si, že takýto diagnostický test má skutočne veľkú medzeru, pretože si vyžaduje tak málo ďalších pracovníkov a doba na vybavenie je taká rýchla,“ hovorí. "S opätovným otváraním škôl sme videli, že je tam veľa hitov alebo miss."
Hypoteticky by alkohol tester mohol pomôcť správcom škôl presnejšie a efektívnejšie kontrolovať študentov. Takýto test by sa dal použiť aj v kinách alebo na športových udalostiach. „Citlivosť a špecifickosť by sa museli zlepšiť,“ hovorí Wurtz, „ale citlivosť a špecifickosť testov, ktoré práve máme, nie sú príliš dobré a čas a oneskorenie sú značné.“
Prototyp podobný dychovému prístroju využíva na svojom senzore zlaté nanočastice, čo pre Robinsona vyvoláva niekoľko otázok. "Aké drahé sú tieto testy?" ona povedala. "Ako často je potrebné tieto snímače vymieňať?" Môžeme takýto test škálovať na veľmi, veľmi vysokú úroveň? Mám otázku, či je to udržateľné riešenie alebo nie. “
Wurtz súhlasí s tým, že je príliš skoro povedať, či budeme brať dychové analyzátory COVID-19 skôr, ako pôjdeme do školy, do práce alebo na koncert. „Nie som z týchto vecí príliš nadšená,“ hovorí. "Ale ako oblasť skúmania si myslím, že je to perspektívna."
