Что влияет на результат теста на короновирусную инфекцию
Специалист лаборатории объяснила, почему ПЦР-тесты на коронавирус могут выдавать ошибку
Известно, что результаты ПЦР-теста на коронавирус могут быть как ложноположительными, так и ложноотрицательными. Заведующая лабораторией молекулярной диагностики «Инвитро» в Москве Наталья Гасилова объяснила «Доктору Питеру», какие причины могут повлиять на результат в процессе тестирования.
Ранее в Роспотребнадзоре озвучивали правила, которые необходимо соблюдать пациентам перед тестированием. К примеру, за несколько часов до взятия мазка не рекомендуется есть и пить, пользоваться спреями для горла и носа, а также чистить зубы и красить губы. Всё это, по словам специалистов, может повлиять на правильность результата. Заведующая московской лабораторией молекулярной диагностики «Инвитро» Наталья Гасилова назвала «Доктору Питеру» еще несколько причин, которые могут приводить к выдаче ложных результатов ПЦР-теста.
— Прежде всего, надо определиться с понятиями, — говорит Наталья Гасилова. — Ложноположительный результат — это когда пациент не инфицирован коронавирусом, но лаборатория выдала положительный результат теста на SARS-CoV-2 методом ПЦР. Ложноотрицательный — когда человек на самом деле инфицирован, но лаборатория выдает «-».
Как получают ложноположительные результаты?
Основная причина — так называемая кросс-контаминация, перекрестное загрязнение одного образца содержимым другого. Это может произойти на любом этапе тестирования — взятии мазка, транспортировки или уже в лаборатории.
— Как правило, источником кросс-контаминации служат образцы с большим содержанием РНК вируса в пробе. Тогда для загрязнения достаточно попадания капель или даже аэрозоля с этого образца, — говорит Наталья Гасилова. — Это может произойти в месте взятия мазка, при маркировке образца или пробирки, если медперсонал не меняет грязные перчатки. Есть также требование — оставлять зонд, которым берется биоматериал, в пробирке. Его полагается отламывать или отрезать ножницами. При выполнении этой операции тоже есть риск испачкать перчатки, поэтому их надо каждый раз менять.
По словам специалиста, загрязнение «чистого» образца может случиться и при транспортировке анализов.
— Например, если крышка пробы не плотно закрыта, биоматериал может «подтекать». В итоге пробирка снаружи будет контаминирована и, если потом пробирки ставятся в один штатив и перчатки не меняются, частицы вируса могут «переноситься» в другой образец. Еще такое бывает, когда в пробирке оставляются достаточно крупные зонды. В этом случае крышка микропробирки закрывается с усилием, может периодически приоткрываться, а вытекающие капельки биоматериала опять же попадают на стенку пробирки снаружи, — поясняет медик.
В лаборатории, кроме регулярной смены перчаток, важно аккуратно открывать пробирки — так, чтобы микроаэрозоль из одной пробирки не попал в другую.
— У каждой лаборатории есть алгоритм борьбы с кросс-контаминацией, по каким признакам ее определить и что делать. Самое сложное — контаминация продуктами амплификации или ампликонами (размножение фрагментов нуклеиновых кислот в исследовании ПЦР — Прим. ред.). По сути, это аварийная ситуация, которая требует проведения срочных мер в лаборатории. В этом исследовании ее риск минимален, поскольку пробирка после амплификации не открывается, и ампликоны во внешнюю среду не попадают.
Возможные причины ложноотрицательных результатов
По словам Натальи Гасиловой, здесь основная причина кроется в чувствительности тест-системы, которая применяется в конкретной лаборатории.
— Сейчас большинство производителей выпускают наборы с чувствительностью 1000 копий РНК вируса на 1 миллилитр (1х10*3). Она позволяет выявлять вирус как у бессимптомных и контактных в начале развития инфекции, так и в конце заболевания — уже на этапе выздоровления. Но если в образце количество вируса будет меньше порога чувствительности, то лаборатория выдаст ложноотрицательный результат, — поясняет эксперт.
Еще на результат влияет корректность взятия биоматериала со слизистой оболочки носо- и ротоглотки: к примеру, мазок взяли только из зева, а надо еще и из носа. Повлияет на него также малая вирусная нагрузка в биоматериале — когда тест выполняется в самом начале болезни или, наоборот, практически при выздоровлении, когда вирус уже уходит из организма.
Эксперты назвали «обманывающие» тестирование на коронавирус факторы
Помешать обычному человеку получить правильный результат тестирования на COVID-19 могут два фактора: несоблюдение правил подготовки к тестированию и неправильная процедура взятия биологического материала. Об этом РБК рассказал специалист по диагностике инфекционных заболеваний лаборатории «Гемотест» Дмитрий Гордеев.
Так, если неправильно проводить процедуру взятия биологического материала, есть вероятность, что на зонд попадет недостаточное количество клеток. По словам специалиста, для проведения анализа необходимо взять мазок
с задней стенки глотки. Данную процедуру может качественно осуществить квалифицированная медсестра, однако, если ее будет проводить сам пациент при «бесконтактных» тестах, есть вероятность снижения результативности.
«Это может произойти как из-за неправильно выбранной точки для взятия клеток, так и из-за кашля или рвотного рефлекса — естественной реакции на раздражение задней поверхности глотки, которая нарушит процедуру взятия», — пояснил он. Гордеев добавил, что для улучшения результативности теста человек должен доверить взятие биоматериала специалисту и соблюсти правила подготовки.
Кроме того, на результативность тестирования влияет и подготовка к тестированию. «Вирус поражает клетки слизистой оболочки дыхательных путей. Проникнув в клетки, он начинает размножаться, и новые копии вируса выходят из клеток, накапливаясь на их поверхности. Но клетки, выстилающие слизистую оболочку — эпителиальные клетки, часто обновляются. С водой, пищей, избытком слюны (в результате курения) они попадают в пищевод», — рассказал Дмитрий Гордеев. По этой причине он рекомендовали за три часа до анализа воздержаться от приема пищи, питья, курения и полоскания горла.
Заместитель генерального директора Лабораторной службы Хеликс Дарья Горякина также рекомендовала придерживаться данных правил подготовки к тестированию. По ее словам, в лаборатории советуют воздерживаться от употребления пищи, питья, чистки зубов, полоскания горла, курения и жевания жевательной резинки минимум за час до взятия мазков на вирус. «Вышеперечисленные действия могут влиять на количество копий вируса, остающегося на слизистых, а следовательно, и на результат самого анализа», — сообщила она РБК.
Еще один фактор, по ее словам, который влияет на результативность тестирования, — это соблюдение правил транспортировки биоматериала уже после того, как в лаборатории провели тестирование. «Также важно исключение контаминации, когда генетический материал в образец для исследования попадает из другого образца или с объектов в лаборатории», — рассказала Дарья Горякина.
Третий фактор, на который указала Горякина, — это нарушение режима самоизоляции человеком, который сдал тест. «Ведь результат анализа — это отражение статуса клиента на момент взятия образца. Любой отрицательный результат тестирования на COVID-19 не гарантирует, что завтра не произойдет заражение и обследованный человек не станет носителем и распространителем инфекции», — добавила специалист.
В то же время, по ее мнению, пациент может самостоятельно взять у себя тест на коронавирус при наличии необходимых инструкций. Это позволяет снизить риск заражения сотрудника лаборатории. Также человек, который берет у себя анализ сам, «лучше контролирует свои ощущения, чем медицинский работник, который не способен их оценить и, например, вовремя убрать зонд или ввести его как раз в тот момент, когда психологически и физиологически человек наиболее готов к процедуре». Лабораторная служба Хеликс провела исследование, которое показало, что и в случае самостоятельного взятия биоматериала, и в случае его взятия специалистом количество клеток в образцах сопоставимо и достаточно для получения достоверного результата.
На результаты тестирования влияют в первую очередь «внелабораторные факторы», уточнили РБК в пресс-службе группы компаний «Инвитро». Среди них: «корректное взятие биоматериала, корректная транспортировка биоматериала в лабораторию», а также — иммунный статус пациента и общее состояние его здоровья. В компании сослались на статью, опубликованную в журнале Американской медицинской ассоциации, согласно которой в назальных образцах выявляют две трети случаев заболевания, а из ротоглотки — только треть. «Обычному человеку правильно самостоятельно взять зондом назальный образец весьма непросто, а образцы из ротоглотки малоинформативны сами по себе», — сообщили в «Инвитро».
Среди основных типов тестов, которые используют в клиниках для определения коронавируса, оба эксперта отметили ПЦР-тест, основанный на полимеразной цепной реакции, и тесты на антитела к COVID-19. Гордеев добавил, что в лабораториях начинают применять иммуноферментный анализ (ИФА) и хроматографический экспресс-тест.
Директор Института здравоохранения ВШЭ Лариса Попович считает, что внешние факторы не могут повлиять на наличие или отсутствие генетического материала вируса, если он уже присутствует, если речь идет о ПЦР-диагностике.
«Главное — специфичность и чувствительность тестов. Важно, чтобы правильно брались тесты, чтобы не попало с нечистой поверхности на ваш тест что-то, потому что может быть тогда чужеродная РНК-частица, которая может дать ложнопозитивный тест. Должны быть хорошо обученные люди, которые должны понимать, как брать мазки», — пояснила она РБК. Попович добавила, что коронавирус находится в верхних дыхательных путях только первые дни, после чего он опускается. В связи с этим может быть ложноотрицательный тест, несмотря на присутствие инфекции в организме.
По состоянию на утро 11 мая в России было проведено более 5,6 млн лабораторных исследования на коронавирус. В России за последние сутки выявили 11656 случаев заражения COVID-19, всего в стране число случаев заражения достигло 221 тыс.
«Цена ошибки высока». От чего зависит результат ПЦР-тестов на коронавирус
МОСКВА, 6 дек — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Недавняя публикация ученых из Сеченовского университета о том, что почти половина анализов на возбудителя COVID-19 не дают реальной картины, вызвала множество вопросов. Насколько точны ПЦР-тесты и нужны ли они для диагноза? РИА Новости разбирается в ПЦР-диагностике и почему в нее закрадываются ошибки.
Как выявляют вирус в организме
«Тяжело заболел наш сотрудник. Поднялась высокая температура, положили в больницу. Все признаки COVID-19, — рассказывает Алексей Чемерис, доктор биологических наук, профессор, сотрудник Института биохимии и генетики Уфимского ФИЦ РАН. — А ПЦР-анализ, который ему сделали в специальном медицинском центре наши коллеги-профессионалы, как только он почувствовал недомогание, — отрицательный. Видимо, в тот момент у больного было мало вирусных частиц в организме — за пределами чувствительности теста».
Ученые называют такие результаты ложнонегативными — инфекция проявляется внешне, а тест на возбудителя — «чистый». Тут дело и в самом методе, и в его массовом применении.
Когда медсестра берет мазок из ротоглотки и носоглотки, на кончике зонда остается немного влаги, а в ней — клетки эпителия. Зонд опускают в пластиковую пробирку с раствором (эппендорф) и кончик отламывают, чтобы закрыть емкость. В лаборатории ее помещают в центрифугу, проводят ряд манипуляций для выделения из клеток фрагментов вирусного генома. В случае с COVID-19 — это РНК коронавируса SARS-CoV-2.
В образовавшийся раствор добавляют праймеры — искусственные участки генома коронавируса, именно они опознают SARS-CoV-2, и один из них служит затравкой для синтеза цепочки ДНК под действием определенного фермента на основе механизма обратной транскрипции. Фактически получается ДНК-копия участка коронавируса, которую уже можно размножать. Для этого запускают ПЦР — полимеразную цепную реакцию. За несколько десятков циклов она увеличивает число копий ДНК, а специальный флуоресцентный краситель подсвечивает их в пробирке, сигнализируя о вирусе. Если в биоматериале нет вирусных частиц, ампликонов (продуктов ПЦР) не будет вовсе, результат — отрицательный. Если вируса очень мало, итоговое количество ампликонов по завершении ПЦР окажется за пределами чувствительности прибора и результат — ложноотрицательным.
Тонкости метода
В ПЦР-диагностике много нюансов, объясняет Алексей Чемерис. В лаборатории для научных целей выявляют даже единичные копии вирусного генома в образце, при массовом применении чувствительность обычно на порядки ниже.
«Из-за случайных мутаций генома праймеры могут не сработать, если однонуклеотидные замены или даже более значительные изменения генома вируса пришлись как раз на эти участки. Вероятность невысока, но она есть», — отмечает ученый.
Возможны сбои при ручных операциях, которых не так много. Одна из них — извлечение вирусной РНК из образца. Автоматический экстрактор нуклеиновых кислот стоит довольно дорого, поэтому обычно эту процедуру доверяют лаборанту. Редко, но ложноположительные результаты случаются, в том числе из-за особенностей ПЦР или загрязнения образца.
Чаще всего, однако, проблемы возникают до того, как пробирка попала в лабораторию. Вот что пишут авторы статьи в журнале «Вестник Росздравнадзора»: «В настоящее время имеются неопровержимые доказательства того, что преаналитическая фаза является основным источником ошибок в лабораторных исследованиях, когда они используются для диагностических или исследовательских целей». Они публикуют целый список нарушений, ведущих к ложноотрицательным результатам.
Ключевой этап — подготовка к исследованию. «За три часа до анализа нельзя есть, пить, курить и полоскать рот. Дело в том, что коронавирус поражает клетки слизистой оболочки дыхательных путей. Проникая в них, он начинает размножаться, накапливается на их поверхности. Но есть еще и эпителиальные клетки, которые часто обновляются. Вместе с водой, едой и избытком слюны при курении и жевании жвачки эпителиальные клетки попадают в пищевод. В результате вероятность обнаружить вирус в мазке падает практически до нуля», — комментирует Тамара Силкина, врач клинической лабораторной диагностики, директор по лабораторным технологиям «Гемотеста».
Не менее важна процедура взятия биоматериала. Если неверно выбрать точку для мазка, например, из-за кашля или рвотного рефлекса, на зонд может не попасть достаточное количество клеток. На результат также влияют нарушения технологии хранения, транспортировки образцов.
«Цена ошибки очень высока — процент выявляемости коронавирусной инфекции снизится, а скорость ее распространения вырастет. Люди, получившие ложноотрицательные результаты, будут чувствовать себя спокойно, выходить в общественные места и контактировать с окружающими», — уточняет представитель «Гемотеста».
Ключевой этап — подготовка к исследованию. «За три часа до анализа нельзя есть, пить, курить и полоскать рот. Дело в том, что коронавирус поражает клетки слизистой оболочки дыхательных путей. Проникая в них, он начинает размножаться, накапливается на их поверхности. Но есть еще и эпителиальные клетки, которые часто обновляются. Вместе с водой, едой и избытком слюны при курении и жевании жвачки эпителиальные клетки попадают в пищевод. В результате вероятность обнаружить вирус в мазке падает практически до нуля», — комментирует Тамара Силкина, врач клинической лабораторной диагностики, директор по лабораторным технологиям «Гемотеста».
Не менее важна процедура взятия биоматериала. Если неверно выбрать точку для мазка, например, из-за кашля или рвотного рефлекса, на зонд может не попасть достаточное количество клеток. На результат также влияют нарушения технологии хранения, транспортировки образцов.
«Цена ошибки очень высока — процент выявляемости коронавирусной инфекции снизится, а скорость ее распространения вырастет. Люди, получившие ложноотрицательные результаты, будут чувствовать себя спокойно, выходить в общественные места и контактировать с окружающими», — уточняет представитель «Гемотеста».
О точности диагностики
В России одобрены к использованию десятки тест-систем для выявления коронавируса. Ключевые характеристики — диагностические специфичность (точность) и чувствительность. Первый параметр показывает способность набора определить конкретный вирус. Второй — возможность обнаружить его части, даже если в биоматериале их очень мало. «Чем эти параметры ближе к ста процентам, тем лучше», — подчеркивает Тамара Силкина.
«Порог чувствительности — общий как для российских, так и для зарубежных тестов: 10³ на миллилитр. То есть должно быть не менее тысячи вирусных геном-эквивалентов на миллилитр образца. «ДНК-технология» заявила о чувствительности 10¹ — десять вирусных единиц на миллилитр. Другой важный показатель — воспроизводимость, то есть возможность получить одинаковый результат в разных условиях. Нужно учитывать и сходимость — отсутствие существенных различий между измерениями, выполненными в одинаковых условиях», — добавляет медик.
Метод ПЦР с обратной транскрипцией хорошо отработан и практически полностью автоматизирован. С момента попадания в лабораторию анализ занимает четыре-шесть часов. В мире эти тесты буквально поставили на поток. Только в Москве, по официальным данным, сделали 12 миллионов анализов.
Поскольку этот метод прямо выявляет возбудителя в организме, его относят к доказательной медицине и рекомендуют учитывать в клинической практике. Однако анализ больших данных говорит, что при массовом использовании ПЦР-тесты часто промахиваются.
Ложнонегативные результаты получаются в 20-66 процентах случаев. Такие данные из литературы приводят исследователи из Сеченовского университета. Вместе с зарубежными коллегами они изучили записи пациентов, госпитализированных в университетскую клинику в апреле — мае. Из 3480 человек, чьи ПЦР-тесты были доступны, примерно половина оказались чистыми. В то же время клиническая картина и КТ легких указывали на коронавирусную инфекцию. Авторы допускают, что в реальной клинической практике ПЦР-анализ не столь и критичен.
«Этиологическая диагностика, которая выявляет причину заболевания, нужна априори, — не соглашается Айрат Мавзютов, заведующий кафедрой фундаментальной и прикладной микробиологии, профессор кафедры лабораторной диагностики Башкирского государственного медицинского университета, руководитель Исследовательского центра «Лаборатория». — При вирусных инфекциях других, сравнимых по чувствительности и специфичности (точности), методов, кроме ПЦР-тестирования, нет».
Важно понимать, объясняет профессор Мавзютов, что клинический диагноз опирается на субъективные данные — анамнез (опрос) и осмотр пациента. На их основании невозможно установить вирусную природу заболевания и тем более какой именно возбудитель его вызвал. Для этого проводятся лабораторные исследования. Получаемые при этом данные, продолжает ученый, намного объективнее, поскольку большинство современных методов лабораторных исследований автоматизировано. Соответственно, на результаты не повлияют случайные факторы: уровень подготовки специалистов, их настроение, «погода в доме» и так далее.
«Диагноз COVID-19 можно поставить, только когда в материале от больного обнаружили РНК вируса SARS CoV-2 методом ПЦР или же антигены этого вируса иммунохимическими методами. Не выявив следов вируса в организме, нельзя говорить о «ковидной» природе заболевания или летального исхода», — утверждает Айрат Мавзютов.
Он обращает внимание на еще один аспект. ПЦР-тест не отличает РНК вируса, способного к репродукции, то есть размножению, от обломков «нежизнеспособных» вирусных частиц. Он лишь позволяет понять, присутствует или нет РНК коронавируса в клетках.
«Пока инфицированные клетки не заменятся на новые, а на это уходит от двух до четырех недель, не исключены положительные результаты. При этом вирус может быть уже «мертвым», человек здоров и никому не опасен», — отмечает профессор. Для уточнения учитываются данные целого ряда дополнительных исследований, позволяющих на лабораторном уровне оценивать остроту воспалительного процесса или образование антител на стадии его завершения.
Альтернатива ПЦР-диагностике
В любом случае нужно повышать чувствительность тест-систем на основе ПЦР, заключает Алексей Чемерис, а для этого нужны другие подходы. «Надо сделать так, чтобы ложнонегативных результатов было меньше, практически исключить их», — считает он.
В обзоре, подготовленном вместе с коллегами, профессор Чемерис рассматривает преимущества и недостатки ПЦР-диагностики и других методов амплификации — копировании РНК бетакоронавирусов, к которым относится SARS-CoV-2. Теоретически весьма перспективен метод петлевой амплификации — LAMP, где используют сразу шесть или восемь праймеров.
«С одной стороны, повышается специфичность: только когда все праймеры отожгутся (сработают, распознав РНК коронавируса. — Прим. ред.), начнется амплификация, с другой — вирус мутирует и шансы, что реакция не пойдет, увеличиваются, поскольку какие бы участки генома ни выбрать, все равно вероятность мутаций больше в восьми участках, чем в двух или трех (при использовании гибридизационного зонда), достаточных для ПЦР», — объясняет исследователь.
Во время предшествующей эпидемии SARS возбудителя выявляли с помощью реакции NASBA (амплификации на основе секвенирования нуклеиновых кислот) и RCA (репликации по типу катящегося кольца). Геномный редактор CRISPR-Cas также пробуют применять для идентификации РНК нового коронавируса. Есть работы по полногеномному секвенированию любого генетического материала, находящегося в биоматериале. Метод очень чувствительный, но дорогой и долгий — занимает 20 часов. Так что в ближайшее время ПЦР с обратной транскрипцией останется самым массовым способом обнаружения коронавируса в организме.
Врачи предостерегли от нескольких ошибок при взятии тестов на COVID-19
Перед сдачей тестов на коронавирус пациентам лучше не курить, не сморкаться, не пить, а лаборатории — правильно выбирать время взятия анализов и соблюдать процедуру. Об этом РБК рассказали опрошенные врачи-вирусологи.
«Если мы берем мазок из носа, не соблюдая определенные правила: неглубоко вводим в носовые ходы, или, например, пациент до этого высморкался или промыл нос, то проба будет неинформативной», — сказала РБК терапевт, главврач клиники «Твой доктор» Татьяна Романенко.
По ее словам, то же касается и мазка из зева. Перед тестом пациент не должен принимать пищу и полоскать рот антисептическим раствором. На результат теста влияет и время его проведения. Если человек заразился недавно, то количество вируса может быть низким, и тест его не уловит. В то же время если человек болеет давно, у него уже может не оказаться вируса в зеве или в носовых проходах, так как развитие болезни будет проходить в нижних отделах дыхательных путей, добавила врач.
К ложноотрицательному тесту могут привести и действия пациента, рассказала РБК заведующая кафедрой инфекционных болезней РУДН Галина Кожевникова. «В течение трех часов человек не должен ни пить, ни курить, ни чистить зубы. Если он это сделает, то никаких возбудителей вы не найдете», — сказала она.
По ее словам, ложноотрицательные тесты ставят под сомнение существующую статистику заболеваемости. Она отметила, что тесты, которые используются сегодня, имеют международные сертификаты, эффективны и проверены на принципах доказательной медицины. «Получается, у трети неправильный забор идет? Тогда тоже дефект получается медицинских работников, которые берут эти анализы», — сказала она.
На результатах тестов может сказаться и качество подготовки самих проб, добавил в разговоре с РБК вирусолог, профессор МГУ, доктор биологических наук Алексей Аграновский. По его словам, возможность получения 30% тестов с ложноотрицательным результатом — «безобразно высокий результат».
Аграновский отметил, что вирусная РНК — хрупкая субстанция, которая быстро распадается под действием ряда ферментов, а для правильного теста РНК должна быть целой. «Ферменты, разрушающие РНК, есть у нас на руках, они везде вокруг нас, в бактериях их много. Любые загрязнения, совершенно невидимые глазу, поэтому надо избегать малейшего внесения примесей», — сказал вирусолог. Он пояснил, что загрязнения могут попасть, например, с грязного наконечника дозатора.
Ранее главный внештатный пульмонолог Минздрава России Сергей Авдеев заявил, что до 30–40% теcтов на COVID-19 могут оказаться ошибочными и давать ложноотрицательный результат. По его словам, проблема заключается не в качестве тестов, а в ошибках при взятии материалов.
В лабораториях РБК рассказывали, что среди ошибок при взятии анализов может быть, например, забор биоматериала только из ротоглотки или только из носа, а также ошибки непосредственно в процессе, например нарушение стерильности. Также в лабораториях предупредили, что риск ложноотрицательного результата выше при использовании набора для самостоятельного забора биоматериала.