Вирус, который сломал планету

Издательство «Альпина нон-фикшн» представляет книгу Ирины Якутенко «Вирус, который сломал планету. Почему SARS-CoV-2 такой особенный и что нам с ним делать».

Коронавирус появился неожиданным подарком под новый 2020 год, и за несколько месяцев мир превратился в сериал-катастрофу. Невероятными усилиями государства остановили распространение вируса, но уже осенью эпидемия вновь стала набирать обороты. Что мы знаем о SARS-CoV-2, почему он убивает одних и бессимптомно проходит у других, безопасна ли вакцина и когда будет найдено лекарство, как мы лечим COVID-19 без него, можно ли бороться с патогеном, не закрывая планету, — книга отвечает на эти и многие другие вопросы. Хотя пандемия еще не закончилась и мы всё время получаем новые данные о вирусе, изложенные в тексте фундаментальные основы уже не поменяются: они служат каркасом, на который читатель сможет нанизывать новые знания.

Предлагаем прочитать фрагмент главы, посвященный тестированию на коронавирусную инфекцию.

 

Как воспринимать РНК-тесты

РНК — очень капризная молекула и норовит развалиться при любом удобном случае. Если лаборант, который берет мазок, проводит тест или везет образцы в лабораторию, немного нарушит протокол, к моменту, когда он добавит в пробирку реактивы для проведения ОТ-ПЦР, там останутся только ошметки вирусных геномов. Кроме того, не все могут правильно взять мазок из носоглотки — по этой причине сомнительной идеей кажутся домашние РНК-тесты, требующие этой процедуры. В одной из работ авторы определяли вирус в разных типах образцов, и мазок из глотки давал истинно положительный результат лишь в 32 % случаев. Самым точным — 93 % — был анализ жидкости, полученной из легких (бронхоальвеолярный лаваж), но чтобы ее добыть, необходимо проводить крайне неприятную процедуру под местной анестезией. Для массового применения такой метод очевидно не подходит.

Наконец, критически важно время взятия проб: мы неоднократно упоминали, что при длительном течении болезни вирус спускается в легкие, и мазок из глотки в этом случае часто показывает отрицательный ответ. Как и сразу после заражения. ПЦР-диагностика в принципе дает результаты с хоть насколько-то приличной степенью достоверности лишь в дни вокруг появления симптомов. В первые дни после заражения, пока патоген инфицировал еще не очень много клеток, его легко пропустить. По мере роста числа зараженных клеток концентрация вируса начинает резко увеличиваться — она растет по хорошо знакомой нам экспоненте.

В работах, о которых мы говорили раньше, было показано, что человек максимально заразен за день до появления симптомов, то есть концентрация вирусных частиц в верхних дыхательных путях в эти дни максимальна и не заметить SARS-CoV-2 в пиковые дни его размножения в глотке очень сложно.

Плюс-минус 13 тысяч

Несовершенство РНК-тестов стало причиной очередного коронавирусного скандала в феврале 2020 года. Тогда эпидемия развивалась только в Китае, и за один день (13 февраля) число зарегистрированных пациентов с COVID-19 вдруг выросло на 13 тысяч. Склонные к конспирологическому мышлению граждане немедленно заявили, что вот она, правда, а до этого «власти скрывали». В действительности же китайцы в этот день официально изменили методику учета заболевших и стали записывать в заразившиеся всех, у кого наблюдается характерная клиническая картина. До этого для подтверждения диагноза обязательно был необходим результат РНК-тестирования, а оно не только занимало много дней, но еще и часто оказывалось ложноотрицательным.

Описанная выше ситуация с ПЦР-тестами выглядит довольно безрадостно: низкая точность, много ложноотрицательных результатов, бесконечно долгая логистика, нехватка тестов для массовых проверок, высокая цена (ОТ-ПЦР — дорогое удовольствие, так как требует не только приборов и реактивов, но еще и обученного персонала). Складывается впечатление, что генетическое тестирование в принципе непригодно для массового скрининга и быстрого выявления потенциальных носителей, особенно в ситуациях, когда за день в городе обнаруживаются не два десятка, а 10 000 новых носителей, как было, например, на пике в Нью-Йорке. Но для того чтобы школы, сады, университеты, офисы и заводы могли вернуться к полноценной работе, тестирование должно быть именно массовым.

Теоретически можно довести процедуру ПЦР-тестирования до ума, нанять новых лаборантов, как следует переобучить старых и прикомандировать их к большинству крупных учреждений, предварительно закупив туда оборудование, реорганизовать системы забора и анализа образцов, чтобы уменьшить время обработки тестов, и так далее. Но подобная стратегия радикально увеличивает финансовую нагрузку на государства, а они сейчас и так не в лучшем экономическом положении.

Парадоксальным образом путь к решению может пролегать ровно в обратном направлении. Не нужно гнаться за сверхточными тестами, которые крайне чувствительны к методологическим огрехам и выдают результат спустя несколько дней из- за сложной логистики. Такие тесты хороши, если наша цель — дать каждому тестируемому достоверный ответ, является ли он прямо сейчас носителем вируса. Но если наша задача — не допускать новых вспышек, такая индивидуальная точность не нужна. Достаточно выявлять бóльшую часть носителей на стадии, когда они активно распространяют вирус и могут заражать других. Для этой цели отлично сгодятся и тесты, которые «видят» РНК только когда ее много — потому что ее много как раз на стадии активного распространения вируса. Намного важнее точности скорость, с которой тест выдает ответ. Если использовать подслеповатые, но быстрые тесты достаточно часто, скажем, раз в несколько дней, мы всё равно выявим бóльшую часть максимально заразных носителей. А отследив и изолировав их контакты, мы купируем потенциальную вспышку.

Быстрые тесты, основанные не на ОТ- ПЦР в реальном времени, существуют, однако массово не используются — не в последнюю очередь из- за того, что у надзорных органов имеются претензии к их чувствительности. Но в данном случае такая бдительность скорее вредна: в тестах для скрининга и тестах для индивидуальной диагностики важны разные качества, и пытаться использовать одни вместо других как минимум неоправданно, а как максимум вредно.

На раз, два, три

В кино про медицину врачи обычно проводят тесты так: берут у пациента образцы, капают в пробирку с ними загадочную жидкость — и сразу видят результат. В самых реалистичных фильмах пробирку могут поставить в какой-нибудь прибор. Настоящее тестирование на коронавирус такой кинематографичностью не отличается: это долгий и муторный процесс, проходящий в несколько стадий и требующий сложных приборов и квалифицированных лаборантов. Точнее, именно так выглядит золотой стандарт — ОТ-ПЦР в реальном времени. Но киношные тесты на SARS-CoV-2 тоже есть. Например, компания Abbott разработала тест-систему на основе так называемой реакции петлевой изотермической амплификации (LAMP — loopmediated isothermal amplification) с обратной транскрипцией. Она позволяет проводить все необходимые этапы в той же пробирке, куда поместили образцы. ОТ-ПЦР в реальном времени требует переноса растворов из одной пробирки в другую, а это, во-первых, фактор риска неправильного результата, а во-вторых, такие протоколы может выполнять только обученный специалист. Коротко, смысл реакции в том, что благодаря хитрому подбору праймеров на первых циклах реакции к целевому «умножаемому» фрагменту ДНК приделываются дополнительные краевые кусочки, которые сворачиваются в петли. ДНК- полимераза садится на эти петли и копирует содержащийся между ними фрагмент, а так как копия тоже содержит самосворачивающиеся концевые надстройки, процесс идет до тех пор, пока в пробирке есть нуклеотиды для синтеза новых цепей. Довольно быстро в пробирке накапливается большое количество размноженных кусочков, которые можно увидеть, например, при помощи специального красителя, присоединяющегося к нитям ДНК.

Другой вариант быстрого теста — на антигены коронавируса — больше всего похож на тест для определения беременности. Он представляет собой полоску, на которую нанесены две дорожки — из антител к белкам коронавируса и антител к этим антителам. Кроме того, на край самой полоски тоже нанесены антитела к этим белкам, но они узнают другой фрагмент антигена (белка). На полоску капают разведенный в условном физрастворе соскоб или слюну и ждут, пока капиллярные силы подтянут жидкость к дорожкам. Если в образце есть достаточное количество вирусных частиц, антитела на краю полоски уцепятся за целевой белок и «приедут» к первой дорожке. Содержащиеся в ней антитела тоже узнают вирусный антиген и схватят его. При этом два типа антител окажутся физически близко друг к другу. На «первых» и «вторых» антителах закреплены особые молекулы, которые, соединившись друг с другом, дадут цветовой сигнал. Вторая дорожка содержит антитела к первым антителам и «половинку» вещества- красителя. Если в образце нет вирусных частиц, первые антитела дадут окрашивание только второй дорожки. Если же вирус есть, то окрасятся обе полоски[1].

Оба типа быстрых тест-систем позволяют получить ответ, есть ли в образце вирусная РНК или белки, за минуты. Однако у таких тестов высок процент ошибок из-за недостаточно высокой чувствительности — соответственно, лишь единицы из них одобрены для массового применения. Но, как мы обсуждаем в основном тексте, при грамотном применении быстрых тестов сверхточность и не требуется.

Что касается индивидуальных решений, то наиболее ответственным поведением в условиях, когда тесты с высокой вероятностью могут выдать неверный результат, будет считать отрицательный ответ возможно ошибочным, а положительный — истинным. И если у вас «плюс» — не нужно ехать пересдавать тест и ходить в гости к бабушке, нужно сидеть дома, а через две-три недели сдать тест на антитела (для верности). Если делать тест «просто из интереса», в случае отрицательного ответа продолжайте соблюдать меры предосторожности (носить маску, соблюдать дистанцию). Если же вы озаботились тестом, потому что тесно контактировали с кем-то, кто позже заболел, лучше на всякий случай посидеть дома, а если это невозможно, то максимально соблюдать все меры предосторожности положенные две недели. Иными словами, если имеются подозрения, что вы можете быть носителем вируса, лучше перестраховаться.



[1] Это лишь один из существующих принципов тест-полосок, возможны и другие.

Обсудите с коллегами

23.11

Былой Петербург. Проза будней и поэзия праздника

23.11

Вьетнам. История трагедии. 1945–1975

23.11

Есть насекомых вместо лемуров

23.11

Таинственные отметины были нанесены 700 лет назад на лошадиную кость в Болгарии

23.11

Открыты две разновидности переохлажденной воды

22.11

Мечта гурмана. Рим

Математика в огне