Оценка одиннадцати экспресс-тестов для обнаружения антител против SARS-CoV-2

Clinical Chemistry and Laboratory Medicine (CCLM), Volume 58: Issue 9,  Evaluation of eleven rapid tests for detection of antibodies against SARS-CoV-2, Mette C. Tollånes, Anne-Marte Bakken Kran, Eirik Abildsnes, Pål A. Jenum, Anne C. Breivik and Sverre Sandberg, DOI: https://doi.org/10.1515/cclm-2020-0628 |Published online: 29 Jun 2020

Норвежский институтобщественного здравоохранения и Норвежской организации по повышению качества лабораторных исследований (Noklus) оценил качество экспресс-теста Lumiratek COVID-19 IgG/IgM как тестов, которые имели более высокие показатели положительности для IgM, чем для IgG. Краткий перевод статьи на русский язык ниже.

Введение
В декабре 2019 года город Ухань в провинции Хубэй, Китай, стал центром вспышки тяжелой пневмонии, позже названной коронавирусным заболеванием 2019 (COVID-19), и идентифицированной как вызванная новым коронавирусом SARS-CoV-2 [1] , Коронавирус был изолирован, и полногеномное секвенирование выявило бета-коронавирус подрода sarbecovirus [2]. Передача SARS-CoV-2 от человека к человеку происходит главным образом через дыхательные пути. В связи с быстрым распространением вируса Всемирная организация здравоохранения к февралю 2020 года объявила COVID-19 всемирной пандемией. Клинические проявления COVID-19 варьируются от бессимптомного заболевания через легкую инфекцию верхних дыхательных путей до тяжелой пневмонии с дыхательной недостаточностью и смертью.

Молекулярные диагностические тесты с ПЦР в реальном времени используются для идентификации РНК SARS-CoV-2 в респираторных образцах. ПЦР проводится в лабораториях медицинской микробиологии, для чего требуются современные аналитические инструменты и обученный персонал. Нехватка оборудования для отбора проб и необходимых реагентов периодически ограничивает количество людей, проходящих тестирование на COVID-19 в Норвегии.

Выявление гуморального иммунного ответа на вирус - это другой аналитический подход. Обычно иммуноглобулин типа M (IgM) вырабатывается на ранних стадиях инфекции, за которым обычно следует выработка иммуноглобулина типа G (IgG). Однако для заражения SARS-CoV-2 есть некоторые свидетельства того, что IgG может быть обнаружен одновременно с IgM или даже раньше [3], [4]. В лабораториях норвежских госпиталей станут доступны несколько ферментных иммунных анализов (EIA) или хемилюминесцентных иммуноанализов (CLIA) для обнаружения антител против SARS-CoV-2, как коммерческих, так и собственных. В то же время в настоящее время продается значительное количество экспресс-тестов (иммуноанализ латерального потока) в местах оказания медицинской помощи. Несмотря на то, что большинство экспресс-тестов одобрены CE / IVD, они, как правило, сопровождаются очень ограниченной документацией по результатам тестирования и лишь изредка проходят независимую оценку от производителя [5], [6], [7].

Наша цель состояла в том, чтобы выполнить ограниченную оценку диагностической эффективности ряда экспресс-тестов на COVID-19 в различных клинических условиях, и, в частности, оценить, можно ли использовать тесты для подтверждения перенесенной инфекции. Кроме того, мы хотели оценить удобство использования, материалы и методы

Материалы и Методы

Оценка была организована как исследование обеспечения качества в результате совместных усилий муниципалитета Кристиансанн, Норвежского института общественного здравоохранения и Норвежской организации по повышению качества лабораторных исследований (Noklus). Одиннадцать экспресс-тестов, выбранных для оценки, были удобной выборкой, состоящей из тестов, которые можно было доставить в Noklus до установленного крайнего срока 1 апреля 2020 г. (Таблица 1). Поставщики бесплатно предоставили свои тесты компании Noklus и не оплатили оценку. Отправляя тесты, они дали согласие на публикацию результатов.
Таблица 1: Экспресс-тесты включенные в оценку.

Экспресс-тесты предназначались для профессионального использования и были разработаны для качественного определения антител IgM и / или IgG к SARS-CoV-2, результаты считываются визуально через 10–15 минут. Все экспресс-тесты были выполнены опытными биомедицинскими лабораторными учеными и в соответствии с инструкциями производителя (дополнительная таблица) в оптимальных и стандартизованных условиях с использованием образцов венозной крови с антикоагулянтом K2-EDTA. Тест считался недействительным, если контрольная линия не появлялся, и безрезультатным, если невозможно было прочитать результат (например, из-за попадания крови в тестовую зону).

Пациенты были включены в три группы исследования:
1) 20 пациентов с ПЦР-подтвержденным COVID-19, госпитализированные в Университетскую больницу Осло, Уллевол,
2) 23 выздоровевших амбулаторных пациента в муниципалитете Кристиансанн с ранее подтвержденным ПЦР COVID-19 и
3) 49 пациентов с подозрением на COVID-19 поступили в отделение неотложной помощи муниципалитета Бергена.
Все пациенты были протестированы с помощью экспресс-теста на обнаружение антител и с помощью ПЦР против SARS-CoV-2 в образцах из верхних дыхательных путей. В исследуемой группе 1 экспресс-анализы были выполнены на остаточных образцах цельной крови K2-EDTA, оставшейся после гематологических анализов. В группах исследования 2 и 3 участники дали согласие на взятие одной пробирки цельной крови K2-EDTA для анализа. В группах исследования 1 и 2 критерием включения был подтвержденный ПЦР COVID-19, но в группе 3 результаты ПЦР были собраны в дополнение к результатам экспресс-тестов. Мы также собрали дату и лабораторию, использованную для теста ПЦР, и количество дней с момента появления симптомов (в первой группе в категориях <7, 7–13 и 14+ дней).

Результаты ПЦР из лабораторий клинической микробиологии использовались в качестве сравнения при исследовании диагностической точности экспресс-тестов. Результаты тестов IgM и IgG оценивались отдельно, за исключением теста E, который выявлял «общие антитела». Во всех группах исследования мы рассчитали чувствительность тестов (показатели положительности). Чувствительность определялась как доля пациентов с антителами, обнаруживаемыми с помощью экспресс-теста, среди пациентов с подтвержденным ПЦР COVID-19. В группе исследования 3 мы также подсчитали долю участников с отрицательными результатами ПЦР-тестов и отрицательными антителами. Кроме того, в группе исследования 3 мы стратифицировали уровни положительности в зависимости от дней с момента появления симптомов (<7 или 7+ дней). Поскольку размеры выборки были небольшими, мы вычислили 80% доверительные интервалы для биномиальных пропорций и использовали скорректированный метод Вальда (8).

Об удобстве использования сообщили ученые биомедицинской лаборатории, проводившие тесты.

Результаты:

Не все участники с подтвержденным ПЦР COVID-19 имели обнаруживаемые антитела против SARS-CoV-2. Кроме того, несмотря на сопоставимую чувствительность, экспресс-тесты не обязательно давали одинаковый результат у всех участников (дополнительные рисунки 1–3). Для теста K результаты IgM и IgG были идентичны у всех участников в группах исследования 1 и 2 и у 46 из 49 участников в группе 3. Тесты F, I (Lumiratek COVID-19 IgG/IgM) и J имели более высокие показатели положительности для IgM, чем IgG в группе исследования 2, несмотря на то, что все образцы были собраны более чем через 14 дней после появления симптомов.

Тесты G и H были признаны менее удобными для пользователя (таблица 5) как при выполнении тестов, так и при интерпретации результатов. В этих тестах также было больше случаев неубедительных или недействительных результатов. Было сочтено, что тесты C и E легко выполнить, но трудно интерпретировать. Кроме того, в тесте C была высокая доля неубедительных или недействительных результатов.

Обсуждение

Все оцененные экспресс-тесты выявляли антитела к SARS-CoV-2 у участников с подтвержденным ПЦР COVID-19, хотя показатели положительности варьировали и, как правило, были выше в исследуемой группе пациентов с более тяжелым поражением. В популяции с подозрением на COVID-19 ни один из экспресс-тестов не имел диагностической ценности, но необходимы дальнейшие исследования для оценки полезности экспресс-тестов на антитела в острой фазе COVID-19 в качестве дополнения к ПЦР.

ПЦР для обнаружения вирусной РНК и тесты на обнаружение антител используют разные принципы тестирования и не являются взаимозаменяемыми. Вирусная нагрузка в верхних или нижних дыхательных путях наиболее высока на ранних стадиях COVID-19, в то время как адаптивной иммунной системе требуется несколько дней, чтобы вызвать ответ антител. Поэтому мы ожидаем, что на ранней стадии инфекции результаты ПЦР будут положительными, а тесты на определение антител - отрицательными. По мере того как инфекция прогрессирует и проходит, у большинства пациентов вырабатываются определяемые антитела, а вирус постепенно выводится из верхних дыхательных путей [9]. Таким образом, даже при самых благоприятных обстоятельствах ПЦР далека от идеального «золотого стандарта» для сравнения экспресс-тестов для выявления антител.

Если у участника с подтвержденным ПЦР COVID-19 нет обнаруживаемых антител, существует несколько возможностей: (i) стадия инфекции слишком ранняя для образования антител, (ii) уровень продуцируемых антител слишком низок для (iii) участник не вырабатывает антител, (iv) ложноотрицательный результат экспресс-теста или v) ложноположительный результат ПЦР (например, неправильная маркировка). Точно так же, если у участника с отрицательным результатом ПЦР SARS-CoV-2 обнаруживаются антитела в ходе экспресс-теста, существует ряд правдоподобных объяснений: (i) участник выздоравливает от COVID-19 и избавился от вируса до тестирования ПЦР, ii) ложноположительный результат экспресс-теста (например, перекрестная реакция с другими антителами) или (iii) ложноотрицательный результат ПЦР (преаналитические или аналитические вопросы). Сравнение результатов нескольких экспресс-тестов друг с другом может дать некоторое представление о том, какое объяснение является наиболее вероятным в каждом случае, но не дает однозначного ответа.

Чтобы определить способность экспресс-теста выявлять прошлую инфекцию, его эффективность в отношении антител IgG подчеркивается в критериях спецификации для серологических тестов в пунктах оказания медицинской помощи, опубликованных Агентством по регулированию лекарственных средств и продуктов здравоохранения Соединенного Королевства [10]. Большинство включенных экспресс-тестов показали более высокие показатели положительности IgG в группе 1 (госпитализированные пациенты), чем в группе 2 (выздоровевшие амбулаторные пациенты). Более тяжелая инфекция связана с более высоким уровнем антител [3], [4]. Можно предположить, что уровни антител были ниже в исследуемой группе 2, где участники были менее серьезно затронуты по сравнению с госпитализированными пациентами в исследуемой группе 1. Это могло повлиять на выполнение экспресс-тестов. Стоит отметить, что согласно информации производителей; большинство экспресс-тестов оценивались на образцах, собранных у госпитализированных групп населения. Мы не смогли оценить эффективность тестов в популяции, перенесшей COVID-19 с очень небольшими симптомами или без них.

Сильные стороны нашего исследования включают в себя большое количество включенных экспресс-тестов и различные клинические условия, в которых мы смогли оценить тесты. Небольшой размер выборки является важным ограничением, а это означает, что наши результаты следует интерпретировать с осторожностью, особенно при рассмотрении разные группы и время от появления симптомов. Кроме того, ПЦР не является идеальным золотым стандартом при оценке экспресс-тестов для выявления антител. Наконец, отсутствие сывороток до COVID-19 ограничивало нашу способность оценивать ложноположительные результаты и специфичность тестов. По мере появления все большего количества экспресс-тестов и расширения возможностей EIA наша группа будет продолжать оценивать тесты. Мы будем использовать методологию EIA в качестве метода сравнения в дополнение к ПЦР, а также проанализируем сыворотки, собранные до пандемии COVID-19. Это позволит нам более тщательно исследовать диагностическую точность и аналитические свойства экспресс-тестов.