Είναι δυνατή η δοκιμή Coronavirus Breathalyzer;

AndreyPopov / Getty Images

Βασικές επιλογές

• Οι ερευνητές διερευνούν μια συσκευή που μοιάζει με αναπνευστήρα για την ανίχνευση του COVID-19.
• Η συσκευή έχει εκπαιδευτεί για να διακρίνει μια «υπογραφή COVID» με βάση τις πτητικές οργανικές ενώσεις (VOC) στην αναπνοή.
• Ένα τεστ αναπνοής μπορεί να έχει θέση στον έλεγχο ιών στο μέλλον, ενδεχομένως σε πολυσύχναστα μέρη.

Το μόνο πράγμα που είναι απογοητευτικό όσο περιμένει να μάθετε αν έχετε δοκιμάσει θετικά για τον κοροναϊό, μια διαδικασία που μπορεί να διαρκέσει μέρες, μπορεί να υπομείνει το τεστ αρχικά. Η πιο κοινή δοκιμή COVID-19 περιλαμβάνει ένα μακρύ στυλεό που κολλάει το ρουθούνι σας για να συλλέξει εκκρίσεις από το πίσω μέρος της μύτης και του λαιμού σας - όχι ακριβώς μια ευχάριστη αίσθηση. Αλλά οι ερευνητές ξεπερνούν τις ευκολότερες μεθόδους. Κάποιος μπορεί να είναι σαν να δοκιμάζετε την αναπνοή για κατανάλωση ποτού.

«Είναι η ιδέα ότι έχετε αναπνοή COVID», λέει η Makeda Robinson, MD, PhD, συνεργάτης μολυσματικής ασθένειας στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ. "Έχει αποδειχθεί πριν ότι ιοί και κύτταρα που έχουν μολυνθεί από ιούς, μπορούν να εκπέμπουν αυτές τις πτητικές οργανικές ενώσεις ή VOC στην αναπνοή σας."

Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει και διεξήγαγε μια μικρή πρώιμη μελέτη σε μια συσκευή που μοιάζει με αναπνευστήρα για να ανιχνεύσει γρήγορα την παρουσία του SARS-CoV-2, του ιού που προκαλεί το COVID-19. Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στοACS Νάνο, μια έκδοση της Αμερικανικής Χημικής Εταιρείας.

Πως δουλεύει

Η συσκευή διαθέτει έναν αισθητήρα κατασκευασμένο από νανοϋλικά συνδεδεμένα με μόρια ευαίσθητα σε VOC. Όταν τα VOC από την αναπνοή αλληλεπιδρούν με τον αισθητήρα, η ηλεκτρική αντίσταση αλλάζει, δημιουργώντας ένα μοτίβο. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μηχανική εκμάθηση για να εκπαιδεύσουν τον αισθητήρα για να αναγνωρίσουν τις βασικές διαφορές στην εκπνεόμενη αναπνοή και να εντοπίσουν μια πιθανή υπογραφή COVID-19 με βάση τα σήματα ηλεκτρικής αντίστασης.

Για να εκπαιδεύσουν τον αισθητήρα να αναγνωρίσει την πιθανή υπογραφή COVID-19, οι ερευνητές προσχώρησαν σε τρεις ομάδες: 49 ασθενείς με επιβεβαιωμένο COVID-19, 58 υγιή άτομα και 33 ασθενείς με μη-COVID πνευμονική λοίμωξη. Κάθε συμμετέχων έριξε στο πρωτότυπο για λίγα δευτερόλεπτα.Στη συνέχεια, οι ερευνητές έπρεπε να προσδιορίσουν εάν η πιθανή υπογραφή COVID του πρωτοτύπου ήταν ακριβής, οπότε δοκίμασαν τη συσκευή σε μικρότερο αριθμό από τους 140 συμμετέχοντες.

Είναι ακριβές;

Σε διαφοροποίηση των περιπτώσεων COVID-19 από την ομάδα ελέγχου των υγιών ατόμων, η συσκευή ήταν 76% ακριβής. Ο αισθητήρας διέκρινε μεταξύ ατόμων με COVID-19 και εκείνων που διαγνώστηκαν με διαφορετικό τύπο πνευμονικής λοίμωξης με ακρίβεια 95%, και μεταξύ ασθενών και ασθενών COVID-19 που έχουν αναρρώσει και με ακρίβεια 88%.

«Είναι όλα ακριβώς στην αριστερή πλευρά της καμπύλης ανάπτυξης», λέει ο Farley Cleghorn, MD, MPH, επιδημιολόγος και παγκόσμιος επικεφαλής υγείας στο Palladium. «Είναι η πρώτη αναφορά. Και ενώ δείχνει ορισμένα πολλά υποσχόμενα δεδομένα, ακόμη και οι ίδιοι οι συγγραφείς λένε ότι χρειαζόμαστε μια μεγαλύτερη μελέτη. "

Το τεστ ήταν λιγότερο ακριβές στον προσδιορισμό μεταξύ της μόλυνσης COVID-19 και των υγιών ατόμων. Η μελέτη κατέγραψε μια σειρά ψευδών θετικών, τα οποία μπορούν να οδηγήσουν σε αύξηση της χρήσης της υγειονομικής περίθαλψης και να συμβάλουν άσκοπα στην υπερβολική επιβάρυνση, λέει ο Robinson. Όμως, τα ψεύτικα θετικά μπορεί να είναι λιγότερο ανησυχητικά από τα χαμένα άτομα που έχουν μολυνθεί.

«Αν κάποιος αγνοεί [COVID-19] και φτάσει σε αεροπλάνο ή επιστρέψει στη δουλειά, τώρα εκθέτετε πολλούς ανθρώπους σε αυτό», λέει ο Robinson.

Τι σημαίνει αυτό για εσάς

Στο μέλλον, μπορεί να έχετε τη δυνατότητα να κάνετε μια δοκιμασία που μοιάζει με αναπνευστήρα για το COVID-19. Ωστόσο, αυτήν τη στιγμή, μόνο οι μέθοδοι δοκιμών που έχουν λάβει άδεια έκτακτης ανάγκης (EAU) από την Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ (FDA) μπορούν να προσφέρουν αποτελέσματα.

Το τεστ μπορεί να βοηθήσει στη βελτίωση του μετρητή

Η Robinson λέει ότι ενδιαφέρεται ιδιαίτερα για το γεγονός ότι ο αισθητήρας μπόρεσε να διαφοροποιήσει, σε κάποιο βαθμό, μεταξύ των ασθενών που ήταν άρρωστοι με το COVID-19 και εκείνων που είχαν αναρρώσει.

«Θα μπορούσε να μας πει περισσότερα για το πώς οι άνθρωποι βελτιώνονται ή όχι βελτιώνονται με την πάροδο του χρόνου», λέει. "Δεν είναι σίγουρο ότι θα μπορούσε να το κάνει αυτό, αλλά νομίζω ότι υπάρχει η πιθανότητα."

Ένας περιορισμός της αρχικής έρευνας είναι ότι δεν λαμβάνει υπόψη πολλούς παράγοντες όπως η ηλικία, το φύλο, η εθνικότητα, οι συννοσηρότητες και ακόμη και όπου η δοκιμή πραγματοποιείται. "Αυτή είναι μια τόσο μικρή μελέτη που πραγματοποιήθηκε στο Γουχάν της Κίνας - έτσι σε έναν πιο ομοιογενή πληθυσμό ασθενών", λέει ο Ρόμπινσον. «Δεν ξέρουμε αν η αναπνοή COVID-19 αυτής της περιοχής θα είναι παρόμοια με άλλα.»

Makeda Robinson, MD, PhD

Μπορούμε να συνεχίσουμε να εξελισσόμαστε. Αυτό το τεστ μπορεί να συνεχίσει να βελτιώνεται με την πάροδο του χρόνου.

Ωστόσο, ο αισθητήρας μπορεί να είναι ικανός να εκπαιδευτεί για να εξηγήσει αυτούς τους παράγοντες. «Νομίζω ότι αυτή είναι πραγματικά η υπόσχεση της μηχανικής μάθησης», λέει ο Robinson. «Μπορούμε να συνεχίσουμε να εξελίσσουμε. Αυτό το τεστ μπορεί να συνεχίσει να βελτιώνεται με την πάροδο του χρόνου».

Μια εναλλακτική λύση καλωσορίσματος στα μάκτρα

Υπάρχει ακόμη ανάγκη για καλύτερες μεθόδους δοκιμών για το SARS-CoV-2, ειδικά επιλογές που είναι λιγότερο επεμβατικές από το φοβερό ρινοφαρυγγικό επίχρισμα.

«Είναι πολύ δυσάρεστο», λέει η Rebecca Wurtz, MD, MPH, αναπληρώτρια καθηγήτρια στη Σχολή Δημόσιας Υγείας του Πανεπιστημίου της Μινεσότα. "Αν έχει ληφθεί πραγματικά σωστά, πρέπει να σπρώξετε το στυλεό μέχρι το πίσω μέρος και στη συνέχεια να το στρέψετε πέντε φορές."

Η Wurtz λέει ότι δεν έχει δει καμία μελέτη σχετικά με αυτό, αλλά υποψιάζεται ότι λάθη στη συλλογή του χρήστη, ειδικά σε ορισμένους ιστότοπους δοκιμών για την αύξηση των δίσκων στους οποίους διαχειρίζεστε τον εαυτό σας. «Νομίζω ότι πολλοί εργαστηριακοί τεχνικοί και νοσοκόμες και άλλοι άνθρωποι που λαμβάνουν δείγματα ακόμη και σε ελεγχόμενο περιβάλλον φοβούνται να σπρώξουν αυτό το στυλεό πίσω μέχρι και να προκαλέσουν τέτοια ενόχληση», λέει.

Η Αμερικανική Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) χορήγησε άδεια έκτακτης ανάγκης (EAU) σε 230 δοκιμές COVID-19, συμπεριλαμβανομένων 186 μοριακών, 40 αντισωμάτων και 4 δοκιμών αντιγόνου. Το τεστ αναπνοής στην ανάπτυξη δεν εμπίπτει σε καμία από αυτές τις κατηγορίες.

«Υπήρξε ένα είδος αυτού του δεύτερου κύματος», λέει ο Robinson σχετικά με τη δοκιμή της καινοτομίας. «Έχουμε λάβει περισσότερες πληροφορίες ότι διαφορετικοί τύποι δειγμάτων μπορούν στην πραγματικότητα να έχουν παρόμοιες ακρίβειες. Και τώρα κάναμε να αναρωτηθούμε, "Είναι αυτός ο καλύτερος και μοναδικός τρόπος;" "

Η συλλογή δειγμάτων είναι μόνο η μισή μάχη. Αν και βρίσκονται σε εξέλιξη νέες και καινοτόμες εργαστηριακές μέθοδοι, το χρυσό πρότυπο για αυτήν την πανδημία ήταν η δοκιμή αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης αντίστροφης-μεταγραφάσης (RT-qPCR). Το PCR είναι μια πολύπλοκη και χρονοβόρα διαδικασία που περιλαμβάνει χημικά και μηχανήματα σε ένα εργαστήριο, σύμφωνα με το FDA. Πριν από την έναρξη των δοκιμών, τα δείγματα πρέπει να αποσταλούν σε κατάλληλο εργαστήριο όπου συχνά περιμένουν στην ουρά.

Ο Cleghorn λέει ότι τα εργαστήρια έχουν απλά αντίγραφα ασφαλείας. Πήγε σε έναν δωρεάν ιστότοπο δοκιμών COVID-19 περίπου πριν από ένα μήνα, λέει στον Verywell. Ο χρόνος ανακύκλωσης των αποτελεσμάτων σε αυτόν τον ιστότοπο ήταν περίπου 10 ημέρες. Εκείνη την εποχή, λέει ότι οι άνθρωποι θα μπορούσαν να «χάνουν το παράθυρο για να κάνουν όλα τα σωστά επιδημιολογικά μέτρα ελέγχου που απαιτούνται όταν κάποιος είναι είτε θετικός για κοροναϊό είτε έχει εκτεθεί».

Οι μεγάλοι χρόνοι ανάκαμψης των αποτελεσμάτων αφορούν τους ειδικούς, ειδικά ενώ τα ποσοστά θετικής δοκιμής εξακολουθούν να είναι υψηλά σε πολλά μέρη στις Η.Π.Α. και με την έναρξη της σεζόν για το κρύο και τη γρίπη. «Συνιστούμε το ποσοστό θετικότητας από τη δικαιοδοσία να είναι μικρότερο από 5%», εξηγεί ο Cleghorn, αναφέροντας το σημείο αναφοράς COVID-19 που έθεσε ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας τον Μάιο. «Έχουμε περίπου 30 πολιτείες στις ΗΠΑ που δεν το έχουν επιτύχει "

Αυτά τα στατιστικά στοιχεία, προσθέτει ο Cleghorn, «έχουν οδηγήσει σε πολύ μεγαλύτερη όρεξη για άλλες δοκιμές. Γι 'αυτό υπήρξαν τεράστιες, πολύ γόνιμες προσπάθειες για την ανάπτυξη δοκιμών αντισωμάτων, δοκιμών αντιγόνων, δοκιμών εκτός PCR - οτιδήποτε θα ελαφρύνει το βάρος που αντιμετωπίζουμε. "

Χρησιμοποιήστε περιπτώσεις για δοκιμές αναπνοής

Λοιπόν, όλοι θα δοκιμαστούμε για «αναπνοή COVID» καθώς προχωράμε τις μέρες μας στο εγγύς μέλλον; «Το ίδιο το τεστ είναι παρόμοιο με ένα αναπνευστήρα για μια δοκιμή αλκοόλ», λέει ο Robinson για το πρωτότυπο που αναφέρεται στη μελέτη. "Και το αλκοόλ ή η αιθανόλη είναι ένα ΠΟΕ."

Με την ευκολία χρήσης του, ένα τεστ αναπνοής θα μπορούσε να είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για τον έλεγχο του σημείου εισόδου, προσθέτει ο Robinson. Αυτή τη στιγμή, πολλά μέρη όπως σχολεία, κλινικές και γραφεία πραγματοποιούν ελέγχους θερμοκρασίας και ρωτούν τα άτομα για συμπτώματα. «Νομίζω ότι υπάρχει μια πραγματική θέση για ένα διαγνωστικό τεστ όπως αυτό γιατί απαιτεί τόσο λίγο επιπλέον προσωπικό και ο χρόνος ανακύκλωσης είναι τόσο γρήγορος», λέει. "Έχουμε δει με το άνοιγμα των σχολείων ότι υπάρχει πολύ χτύπημα ή χάνουν εκεί."

Υποθετικά, ένας αναπνευστήρας θα μπορούσε να βοηθήσει τους διαχειριστές του σχολείου να ελέγξουν τους μαθητές με μεγαλύτερη ακρίβεια και αποτελεσματικότητα. Και ένα τέτοιο τεστ θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και σε κινηματογραφικές αίθουσες ή αθλητικές εκδηλώσεις. «Η ευαισθησία και η εξειδίκευση θα έπρεπε να βελτιωθούν», λέει ο Wurtz, «αλλά η ευαισθησία και η ιδιαιτερότητα των δοκιμών που έχουμε τώρα δεν είναι πολύ καλή και ο χρόνος και η καθυστέρηση είναι σημαντική».

Το πρωτότυπο που μοιάζει με αναπνευστήρα χρησιμοποιεί χρυσά νανοσωματίδια στον αισθητήρα του και για τον Robinson, αυτό εγείρει μερικές ερωτήσεις. «Πόσο ακριβές είναι αυτές οι δοκιμές;» αυτή λέει. «Πόσο συχνά πρέπει να αντικαθίστανται αυτοί οι αισθητήρες; Μπορούμε να κλιμακώσουμε μια δοκιμή σαν αυτό σε πολύ, πολύ υψηλό επίπεδο; Έχω μια ερώτηση σχετικά με το αν αυτή είναι μια βιώσιμη λύση. "

Ο Wurtz συμφωνεί ότι είναι πολύ νωρίς για να πούμε αν θα πάρουμε αναπνευστήρες COVID-19 πριν πάμε στο σχολείο ή στη δουλειά ή σε μια συναυλία. «Δεν είμαι πολύ ενθουσιασμένος για αυτά τα πράγματα», λέει. "Αλλά ως περιοχή εξερεύνησης, νομίζω ότι είναι πολλά υποσχόμενο."