Is een coronavirus-blaastest mogelijk?

AndreyPopov / Getty-afbeeldingen

Belangrijkste leerpunten

• Onderzoekers onderzoeken een blaastestapparaat voor het detecteren van COVID-19.
• Het apparaat is getraind om een ​​"COVID-handtekening" te onderscheiden op basis van vluchtige organische stoffen (VOC's) in de adem.
• Een ademtest kan in de toekomst een plaats krijgen bij virusscreening, mogelijk op drukke plaatsen.

Het enige dat zo frustrerend is als wachten om erachter te komen of je positief bent getest op het coronavirus, een proces dat dagen kan duren, is misschien wel dat je de test in de eerste plaats doorstaat. De meest voorkomende COVID-19-test betreft een lang wattenstaafje dat in uw neusgat wordt gestoken om afscheidingen van de achterkant van uw neus en keel op te vangen - niet bepaald een aangenaam gevoel. Maar onderzoekers zijn baanbrekend met eenvoudiger methoden. Je zou kunnen zijn als het testen van de adem op drankconsumptie.

"Het is het idee dat je COVID-adem hebt," vertelt Makeda Robinson, MD, PhD, een besmettelijke ziektebesluiter aan de Stanford University, tegen Verywell. "Het is al eerder aangetoond dat virussen en cellen die met virussen zijn geïnfecteerd, deze vluchtige organische stoffen of VOC's in je adem kunnen afgeven."

Onderzoekers hebben een kleine vroege studie ontwikkeld en uitgevoerd op een blaastestapparaat om snel de aanwezigheid van SARS-CoV-2, het virus dat COVID-19 veroorzaakt, te detecteren. De bevindingen zijn onlangs gepubliceerd inACS Nano, een publicatie van de American Chemical Society.

Hoe het werkt

Het apparaat heeft een sensor gemaakt van nanomaterialen die zijn gekoppeld aan VOC-gevoelige moleculen. Wanneer VOC's uit de ademhaling interageren met de sensor, verandert de elektrische weerstand, waardoor een patroon ontstaat. De onderzoekers gebruikten machine learning om de sensor te trainen om belangrijke verschillen in uitgeademde lucht te herkennen en een mogelijke COVID-19-handtekening te identificeren op basis van de elektrische weerstandssignalen.

Om de sensor te trainen om de mogelijke COVID-19-handtekening te herkennen, schakelden onderzoekers drie groepen in: 49 patiënten met bevestigde COVID-19, 58 gezonde individuen en 33 patiënten met een niet-COVID-longinfectie. Elke deelnemer blies een paar seconden in het prototype.Vervolgens moesten de onderzoekers bepalen of de potentiële COVID-handtekening van het prototype correct was, dus testten ze het apparaat op een kleiner aantal van de 140 deelnemers.

Is het nauwkeurig?

In het onderscheiden van COVID-19-gevallen van de controlegroep van gezonde personen, was het apparaat 76% nauwkeurig. De sensor maakte met 95% nauwkeurigheid onderscheid tussen personen met COVID-19 en degenen bij wie een ander type longinfectie was vastgesteld, en tussen herstelde en zieke COVID-19-patiënten met een nauwkeurigheid van 88%.

"Het is allemaal vierkant aan de linkerkant van de ontwikkelingscurve," vertelt Farley Cleghorn, MD, MPH, een epidemioloog en wereldwijd hoofd gezondheid bij Palladium, tegen Verywell. 'Het is het eerste rapport. En hoewel het enkele veelbelovende gegevens laat zien, zeggen zelfs de auteurs zelf dat we een grotere studie nodig hebben. "

De test was het minst nauwkeurig bij het bepalen tussen COVID-19-infectie en gezonde proefpersonen. De studie registreerde een aantal valse positieven, die kunnen leiden tot een toename van het gebruik van de gezondheidszorg en onnodig bijdragen aan overbelasting, zegt Robinson. Maar valse positieven zijn misschien minder zorgwekkend dan vermiste mensen die geïnfecteerd zijn.

"Als iemand onbewust [COVID-19] heeft en ze stappen in het vliegtuig of gaan weer aan het werk, dan stel je er nu veel mensen aan bloot", zegt Robinson.

Wat dit voor u betekent

In de toekomst kunt u wellicht een blaastest voor COVID-19 doen. Maar op dit moment kunnen alleen testmethoden die door de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) zijn verleend voor gebruik in noodgevallen (EAU), resultaten opleveren.

De test kan helpen om verbetering te meten

Robinson zegt dat ze vooral geïntrigeerd is door het feit dat de sensor tot op zekere hoogte onderscheid kon maken tussen patiënten die ziek waren van COVID-19 en degenen die hersteld waren.

"Het zou ons mogelijk meer kunnen vertellen over hoe mensen in de loop van de tijd wel of niet verbeteren", zegt ze. "Het is niet zeker dat het dit zou kunnen doen, maar ik denk dat de mogelijkheid er is."

Een beperking van het eerste onderzoek is dat het geen rekening houdt met veel factoren zoals leeftijd, geslacht, etniciteit, comorbiditeit en zelfs waar de test wordt afgenomen. "Dit is zo'n kleine studie die werd uitgevoerd in Wuhan, China, dus in een meer homogene patiëntenpopulatie", zegt Robinson. "We weten niet of de COVID-19-ademhaling van dat gebied vergelijkbaar zal zijn met die van anderen."

Makeda Robinson, MD, PhD

We kunnen blijven evolueren. Deze test kan in de loop van de tijd zelfs steeds beter worden.

Maar de sensor kan mogelijk worden getraind om met die factoren rekening te houden. "Ik denk dat dat echt de belofte is van machine learning", zegt Robinson. "We kunnen blijven evolueren. Deze test kan in de loop van de tijd zelfs steeds beter worden."

Een welkom alternatief voor wattenstaafjes

Er is nog steeds behoefte aan betere testmethoden voor SARS-CoV-2, vooral opties die minder invasief zijn dan het gevreesde nasofaryngeale uitstrijkje.

"Het is erg onaangenaam," vertelt Rebecca Wurtz, MD, MPH, universitair hoofddocent aan de School of Public Health aan de Universiteit van Minnesota, tegen Verywell. "Als het echt goed is verkregen, moet je het wattenstaafje helemaal naar achteren duwen en het dan vijf keer ronddraaien."

Wurtz zegt dat ze hier geen onderzoek naar heeft gezien, maar ze vermoedt gebruikersfouten bij het verzamelen, vooral op bepaalde drive-up testsites waar je het wattenstaafje zelf toedient. "Ik denk dat veel laboratoriumtechnici en verpleegkundigen en andere mensen die specimens verkrijgen, zelfs in een gecontroleerde omgeving, bang zijn om dat wattenstaafje helemaal terug te duwen en zo ongemak te veroorzaken", zegt ze.

De Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) heeft toestemming voor gebruik in noodgevallen (EAU) verleend voor 230 COVID-19-tests, waaronder 186 moleculaire, 40 antilichaam- en 4 antigeentests. De ademtest in ontwikkeling valt niet in een van deze categorieën.

"Er is een soort van tweede golf geweest", zegt Robinson over het testen van innovatie. "We hebben meer informatie gekregen dat verschillende soorten specimen in feite vergelijkbare nauwkeurigheid kunnen hebben. En nu zijn we begonnen onszelf af te vragen: ‘Is dit de beste en enige manier?’

Het verzamelen van monsters is slechts de helft van de strijd. Hoewel er nieuwe en innovatieve laboratoriummethoden in de maak zijn, is de gouden standaard voor deze pandemie het testen van reverse-transcriptase-polymerasekettingreactie (RT-qPCR). PCR is een complex en tijdrovend proces waarbij chemicaliën en machines in een laboratorium betrokken zijn, aldus de FDA.Voordat het testen begint, moeten monsters naar een geschikt laboratorium worden gestuurd, waar ze vaak in een rij wachten.

Cleghorn zegt dat er gewoon een back-up van labs wordt gemaakt. Hij ging ongeveer een maand geleden naar een gratis COVID-19-testsite, vertelt hij aan Verywell. De doorlooptijd voor resultaten op die site was ongeveer 10 dagen. In die tijd, zegt hij, zouden mensen "het raam kunnen missen om alle juiste epidemiologische controlemaatregelen te nemen die nodig zijn voor wanneer iemand positief is voor het coronavirus of is blootgesteld."

De lange doorlooptijden voor resultaten zijn zorgwekkend voor experts, vooral omdat de testpositieve cijfers op veel plaatsen in de VS nog steeds hoog zijn en het verkoudheids- en griepseizoen op het punt staat te beginnen. "We raden aan dat het positiviteitspercentage per rechtsgebied lager is dan 5%", legt Cleghorn uit, daarbij verwijzend naar de COVID-19-benchmark die in mei door de Wereldgezondheidsorganisatie is opgesteld. "We hebben ongeveer 30 staten in de VS die dat niet hebben bereikt. . "

Deze statistieken, voegt Cleghorn toe, “hebben geleid tot een veel grotere eetlust voor andere tests. En daarom zijn er enorme, zeer vruchtbare inspanningen geleverd om antilichaamtests, antigeentests, niet-PCR-tests te ontwikkelen - alles wat een deel van de last die we ervaren zal verlichten. "

Gebruik cases voor ademtests

Zullen we in de nabije toekomst dus allemaal worden getest op "COVID-adem" terwijl we onze dagen doorbrengen? "De test zelf lijkt erg op een blaastest voor een alcoholtest", zegt Robinson over het prototype dat in het onderzoek wordt genoemd. "En alcohol of ethanol is een VOS."

Met zijn gebruiksgemak zou een ademtest een handig hulpmiddel kunnen zijn voor screening op het punt van binnenkomst, voegt Robinson toe. Op dit moment voeren veel plaatsen, zoals scholen, klinieken en kantoren, temperatuurcontroles uit en vragen mensen naar symptomen. "Ik denk dat er een echte niche is voor een diagnostische test als deze, omdat er zo weinig extra personeel voor nodig is en de doorlooptijd zo snel is", zegt ze. "We hebben bij de heropening van scholen gezien dat er daar veel wordt geraakt of gemist."

Hypothetisch zou een blaastest schoolbeheerders kunnen helpen om leerlingen nauwkeuriger en efficiënter te screenen. En zo'n test zou ook kunnen worden gebruikt in bioscopen of sportevenementen. "De gevoeligheid en specificiteit zouden moeten worden verbeterd", zegt Wurtz, "maar de gevoeligheid en specificiteit van de tests die we nu hebben is niet al te best, en de tijd en de vertraging is aanzienlijk."

Het blaastest-achtige prototype gebruikt gouden nanodeeltjes op zijn sensor, en voor Robinson roept dat een paar vragen op. "Hoe duur zijn deze tests?" ze zegt. “Hoe vaak moeten deze sensoren worden vervangen? Kunnen we een test als deze opschalen tot een heel, heel hoog niveau? Ik heb een vraag of dit een duurzame oplossing is. "

Wurtz is het ermee eens dat het te vroeg is om te zeggen of we COVID-19-blaastesters gaan gebruiken voordat we naar school, werk of een concert gaan. "Ik raak niet zo enthousiast over deze dingen", zegt ze. "Maar als verkenningsgebied denk ik dat het veelbelovend is."