Сколько случаев COVID-19 осталось незамеченным? И те, у кого были легкие случаи заболевания - возможно, настолько легкие, что они отнесли его к простуде или аллергии - невосприимчивы к новым инфекциям? Если это так, они могут замедлить распространение разрастающейся пандемии.
Ответ на эти вопросы имеет решающее значение для борьбы с пандемией и прогнозирования ее хода. Но ответы не будут получены от диагностических тестов на основе РНК, которые сейчас дают десятки тысяч. Они ищут наличие вирусных генов в мазке из носа или горла, признак активной инфекции. Но ученым также необходимо проверить кровь человека на наличие антител к новому вирусу, известному как тяжелый острый респираторный синдром коронавирус 2 (SARS-CoV-2). Такие тесты могут также обнаружить активные инфекции, но, что более важно, они могут определить, был ли человек инфицирован в прошлом, потому что организм сохраняет антитела против патогенов, которые он уже преодолел.
Лаборатории и компании по всему миру участвовали в разработке тестов на антитела и некоторые из них были использованы в небольших исследованиях и получили коммерческое одобрение, в том числе несколько из Китая. Но до сих пор крупномасштабные данные таких тестов, например, показывающие, какая часть людей в сильно пострадавшем городе Ухань, Китай, теперь может быть неуязвима, по-прежнему отсутствуют или, по крайней мере, не доступны для общественности. Ученые надеются, что это скоро изменится, поскольку больше тестов станет доступным.
Новый рецепт может предложить лабораториям альтернативу ожидания или покупки коммерческих тестов. Флориан Краммер, вирусолог из Медицинской школы Икан на горе Синай, и его коллеги вчера опубликовали препринт с описанием разработанного ими теста на антитела к SARS-CoV-2 и указаниями по его воспроизведению. Это один из первых таких подробных протоколов, которые получили широкое распространение, и процедура достаточно проста, говорит он, что другие лаборатории могут легко масштабировать его «для просмотра нескольких тысяч человек в день» и быстро собирать больше данных о точности и специфика теста. Вместе с увеличением доступности коммерческих тестов, это означает, что некоторые важные ответы об иммунитете к COVID-19, болезни, вызванной новым коронавирусом, могут появиться в ближайшее время, говорит он.
Чтобы создать тест, исследователи начали с разработки слегка измененной версии «остроконечного» белка на внешнем покрытии SARS-CoV-2. (Изменения сделали белок более стабильным для использования в лаборатории.) Этот белок помогает вирусу проникать в клетки, и он является ключевой мишенью в иммунной реакции против вируса, поскольку организм вырабатывает антитела, которые распознают белок и маркируют его как вирус для уничтожения. Они также изолировали короткий фрагмент белка шипа, называемого рецептор-связывающим доменом (RBD), который вирус использует для прикрепления к клеткам, в которые он пытается проникнуть. Затем они использовали клеточные линии для производства больших количеств измененных белков-спайков и RBD.
Эти лабораторные молекулы послужили основой для теста ELISA, в котором антитела в образце крови или плазмы вызывают изменение цвета, когда они распознают целевой белок - в данном случае RBD или остроконечный белок. Первоначальные тесты четырех образцов крови от трех подтвержденных пациентов с COVID-19 и от 59 образцов сыворотки, собранных до начала вспышки, показали, что тест работал, поскольку антитела к SARS-CoV-2 связывались с белками теста. Он показал положительные результаты только для пациентов с COVID-19, а не для любого из этих контролей.
Контрольные образцы крови были получены от людей в возрасте от 20 до 70 лет, многие из которых ранее были заражены другими вирусами. Среди них был другой коронавирус NL63, который вызывает симптомы простуды. Его спайковый белок использует один и тот же рецептор на клетках человека, чтобы заразить их, поэтому ученые опасались, что антитела к этому вирусу могут перекрестно реагировать и вызывать ложно-положительные тесты. «По всем параметрам элементы управления выглядят очень негативно», - говорит Краммер, и это хорошая новость.
Тот факт, что антитела к NL63 также не реагируют на белки SARS-CoV-2, обнадеживает по другой причине, добавляет он. Некоторые вирусные заболевания, такие как лихорадка денге, могут вызывать более серьезные симптомы, если человек ранее подвергался воздействию соответствующего штамма вируса и уже имел частичный иммунитет. Существующие антитела могут реагировать на связанный захватчик и вызывать опасную чрезмерную реакцию, явление, известное как антитело-зависимое усиление (ADE). Некоторые исследователи предположили, что ADE может объяснить, почему вирус более смертоносен у пожилых людей и меньше у детей, которые меньше подвержены воздействию других коронавирусов.
Краммер говорит, что он и его коллеги уже используют свои тесты в своей нью-йоркской больнице, чтобы лучше понять, как быстро пациенты с COVID-19 начинают вырабатывать антитела к вирусу. В будущем это также может помочь выявить выздоровевших пациентов, которые могли бы затем сдать свою богатую антителами SARS-CoV-2 сыворотку для лечения критически больных пациентов. По словам Краммера, еще одним ключевым приложением было бы выявление людей, у которых, вероятно, появился иммунитет к вирусу. Во время пандемии они могли бы безопасно лечить пациентов или выполнять другие передовые задачи.
Широко распространенное тестирование на антитела может также предоставить ключевые данные для попыток смоделировать течение пандемии. Текущие прогнозы настолько сильно различаются, что заставляет некоторых ученных усомниться в необходимости применения таких жестких методов сдерживания, как блокировки и социальное дистанцирование. Указывая, какая часть населения уже обладает иммунитетом от легких инфекций, данные об антителах могут дать ключ к тому, насколько быстро вирус продолжит распространяться.
Такие данные могут послужить основой для практических вопросов, например, следует ли и как открыть закрытые школы. Относительно мало случаев было диагностировано среди детей, но неясно, происходит ли это из-за того, что они не заражаются или потому что их инфекции, как правило, настолько легкие, что остаются незамеченными. Тестирование детей на антитела к SARS-CoV-2 должно решить эту проблему.
Более длительные тесты на антитела также помогут исследователям понять, как долго длится иммунитет к вирусу, что является ключевым вопросом для любой будущей вакцины. Краммер отмечает, что в отношении других коронавирусов иммунитет после инфекции остается сильным в течение нескольких месяцев, но затем начинает ослабевать. В настоящее время врачи в Германии проводят тестирование пациентов с COVID-19 из небольшой группы больных в Баварии в январе. Через месяц после заражения уровень антител оставался высоким, говорит Клеменс Вендтнер, специалист по инфекционным заболеваниям в клинике Швабинг.
Команда Краммера жаждет проверить как можно больше образцов крови, но поскольку вспышка заболевания распространяется в Нью-Йорке, это заставляет работу в его лаборатории замедлиться. Он сказал членам лаборатории избегать поездок на работу. «Все, кто не в шаговой доступности,
остаются дома».