Ложные COVID-тесты
В настоящее время мир охвачен эпидемией новой болезни, получившей название COVID-19. Для сдерживания ее распространения и правильного лечения очень важна своевременная и точная диагностика. Существующие диагностические тесты направлены на детекцию генетического материала вируса или антител к нему. Однако не так уж редко тестирование дает ложноотрицательные результаты (когда больной человек определяется по результату теста как здоровый) или ложноположительные результаты (когда здоровый человек определяется по результату теста как больной). Как вы думаете, с чем это может быть связано? Для каждого случая (ложноотрицательный и ложноположительный результат) приведите возможные причины, приводящие к ошибочному диагнозу
Ложноотрицательные результаты - т.е. человек болен, а тест показывает, что нет - могут быть получены в следующих случаях:
для ПЦР-тестов:
1. Плохо взяли биоматериал: не захватили нужного количества, и концентрация вируса оказалась ниже порога чувствительности теста.
2. Взяли пробу не из оптимального места: известно, что полость носа, ротоглотка и выделения из бронхов отличаются по концентрации вируса.
3. Взяли пробу в неподходящее время: слишком рано, когда вирус еще не успел размножиться, или слишком поздно, когда его концентрация уже ниже порога чувствительности теста, но болезнь еще продолжается (например, пробу брали из ротоглотки, а вирус уже распространился в нижние отделы дыхательных путей).
4. Пациент нарушил правила: поел, прополоскал рот и т.п. - т.е. смыл секреты верхних дыхательных путей, снизив концентрацию вируса.
Для тестов и на основе ПЦР, и на основе анализа антител:
5. Низкая чувствительность теста: концентрация РНК вируса/антител оказывается ниже минимальной концентрации, которую может детектировать тест. Используемые в настоящее время тесты могут довольно сильно различаться по чувствительности (например, ПЦР-тесты -- в десятки и сотни раз), так что проблема действительно существует.
6. Возможно - и в реальности эту возможность постоянно отслеживают - пациент заражен мутировавшим штаммом, к которому не подходят праймеры существующих ПЦР-тестов и потому не могут его детектировать. Предположение о том, что белки вируса мутировали настолько сильно, что тест перестал узнавать антитела к ним, намного менее вероятно, хотя и не исключено.
7. Нарушены условия транспортировки и/или хранения взятых проб (например, высокая температура, нарушение условий консервации и т.п.), что привело к деградации РНК или антител.
8. Нарушена технология тестирования: не добавили праймер, фермент, неисправность оборудования и т.п.
Для тестов, направленных на детекцию антител:
9. Взяли пробу слишком рано, когда человек уже болен, но антитела еще не выработались (эта версия дублирует версию #3 для ПЦР, и поэтому они обе оцениваются в 2 б., а не в 4 б.)
10. Иммунная система без патологий, но антитела на вирус не выработались, или выработались в слишком малых количествах, ниже порога чувствительности теста. Такие случаи действительно описаны. Антитела не вырабатываются, например, когда с инфекцией справляется только неспецифический (innate) иммунитет.
11. Разумным выглядит предположение о том, что прием лекарств-иммунодепрессантов может снизить выработку антител, так что она оказывается ниже порога чувствительности теста.
12. Наличие у пациента заболеваний, приводящих к нарушениям в работе иммунной системы (иммуносупрессии) тоже могло бы снизить выработку антител.
13. Пациент сдал только IgG (а не IgM и IgG). Этот иммуноглобулин начинает вырабатываться позже, когда в большинстве случаев заболевание в стадии завершения или человек уже здоров. В острой фазе этот иммуноглобулин еще не вырабатывается.
14. Тест детектирует антитела к одному антигену (например, S-белку SARS-CoV-2), а у пациента выработались антитела к другому антигену (например, N-белку SARS-CoV-2). Это бывает редко, но такие случаи описаны.
Ложноположительные результаты - т.е. человек здоров, а тест показывает, что болен - могут быть в следующих случаях:
для ПЦР-тестов:
15. Инфекция уже побеждена, ПЦР детектирует следовые количества вирусной РНК
Для тестов и на основе ПЦР, и на основе анализа антител:
16. Тест имеет низкую специфичность, т.е. ПЦР детектирует не только SARS-CoV-2, но и другие вирусы или же - при анализе крови - антитела к возбудителю другого заболевания (в частности, к другим видам коронавирусов) идентифицируются как антитела к COVID
17. Возможность перекрёстной чувствительности действительно существует, но на самом деле при производстве тестов ее обычно исключают (хотя среди первых ПЦР-тестов на COVID-19 были двуступенчатые: на первом этапе детектировали сразу несколько коронавирусаов, а на втором определяли, есть ли среди них SARS-CoV-2). Понимание участником олимпиады, что такая проблема существует, оценивалось как полноценная версия.
18. Проба тем или иным способом была загрязнена геномным материалом вируса или кровью с антителами к нему.
Для тестов, направленных на детекцию антител:
19. Человек уже переболел, более не заразен, но имеет высокий титр антител и потому определяется как больной. В настоящее время в этой ситуации до сих пор нет ясности изза недостаточного количества клинических данных.
20. Известно, что при некоторых аутоиммунных заболеваниях могут наблюдаться ложноположительные результаты тестов к некоторым болезням (например, туберкулезу). Поэтому оценивалась идея о том, что при некоторых болезнях результаты теста на SARSCoV-2 могут быть ложноположительными.
21. Вакцинация от SARS-CoV-2
22. Переливание крови с антителами к SARS-CoV-2 или наличие в крови новорожденного материнских антител к SARS-CoV-2.
Для обоих видов анализов и для обоих вариантов результатов:
22. Брак в тест-системе.
23. Человеческий фактор: ошибка человека во время постановки теста или после него (перепутали результаты и т.п.).
Критерии оценки
2 б. за правильную версию, но не более 16 б. за ответ. Для того, чтобы версия была засчитана как правильная, она должна быть понятно и биологически грамотно объяснена. Краткие ответы, по форме похожие на правильные, но не содержащие подробностей, которые позволяют однозначно их истолковать (например, "загрязнение пробы") или содержащие в обосновании биологические ошибки (т.е. по форме верный ответ, к которому пришли, исходя из ошибочных посылок), не оценивались.