Czujemy się w tej sytuacji mali i słabi, nie? Taki mikry wirus, a taka nowoczesna wspaniała i wielka cywilizacja stoi wobec niego naga w pokrzywach. No może nie cała aż tak, jak w Indiach, gdzie prości ludzie obsmarowują się krowim łajnem, bo to ma rzekomo chronić przed zakażeniem. Ale w naszym post-industrialnym Pierwszym Świecie niekoniecznie jest mądrzej, niż np. w Iranie, gdzie kilkadziesiąt osób – muzułmanów, z przyczyn religijnych stroniących od alkoholu – zmarło, bo uwierzyli w bzdury, iż spożycie spirytusu chroni przed wirusem. A spirytus, który pili, był skażony metanolem. Dotąd więc kilkadziesiąt osób zmarło tam nie od SARS-CoV-2, a od metanolu po prostu.

U nas tylko jedna pani uciekła z izolacji, żeby nabyć alkohol, bo jej jacyś tajemniczy „oni” powiedzieli, że nic tak nie zabija wirusa, jak gorzałka. Ale ilu w tę bzdurę wierzy? Dołóżmy jeszcze do tego wszelkiej maści internetowe „łańcuszki” nonsensów, autorstwa „chińskiego doktora” (dobrze, że nie Paj-Chi-Wo z „Akademii Pana Kleksa” Jana Brzechwy), albo „czeskiego lekarza”, według którego wirus jest komórką i zwalcza go picie gorącej wody, a jest tak wielki, że wszelkie maski przed nim zabezpieczą itd.… Że o rozlicznych teoriach spiskowych powstania koronawirusa nie wspomnę. Gdyby nie trzeba było ciągle tych rąk myć i dezynfekować, to by chyba trwale opadły, jak się widzi takie bzdury wiralowo siane po sieci przez ludzi zdawałoby się światowych, wykształconych i rozsądnych.

Przeciw nam jest cząstka zakaźna wielkości średnio 80-100 nanometrów, którą wykrywa się nietrywialnie, a my mamy do obrony tylko i aż własny rozum i inteligencję. Okazuje się, że także inteligencję sztuczną (AI). Pojawiło się na ten temat na serwerach ResearchGate i ChemRxiv pod koniec stycznia przeciekawe badanie (jeszcze nieopublikowane w żadnym recenzowanym czasopiśmie medycznym). W nim wiedza o molekularnej strukturze wirusa SARS-CoV-2 oraz wcześniejszego SARS-CoV pozwoliła zastosować algorytmy „medycyny w krzemie” dla znalezienia substancji-kandydatów na leki przeciw zakażeniu COVID-19.

W obecnej sytuacji wielkiego pośpiechu, jak uświadamiał nam w poprzednim numerze Tygodnika TVP prof. dr hab. Krzysztof Pyrć, z przyczyn techniczno-administracyjnych znacznie łatwiej jest po prostu testować zarejestrowane już substancje przeciwwirusowe, niż szukać czegoś nowego. Zauważyć jednak warto, że publikacja grupy badawczej firmy „Insilico Medicine”, angażującej AI do opracowania inhibitorów zdolnych być może powstrzymać pochód koronawirusa przez naszą planetę, wzbudza zainteresowanie. Podobnie jak zastosowanie AI do oceny prywatnego ryzyka zakażenia i środków, które przy swoich konkretnych uwarunkowaniach my właśnie – ja i Ty Czytelniku – musimy podjąć [1].

Oczywiście spadek ryzyka zakażenia o 80 proc. wynika jedynie z samoizolacji, nic nie jest pewniejsze. Choć ów sposób jest stary jak świat, nie zmienia jednak wrażenia, że medycyna – aż o sztuczną inteligencję oparta – jest dziś bardzo nowoczesna. W co czasem trudno uwierzyć patrząc, jak kładziemy chorych na COVID-19 w szpitalach polowych, albo jak z maskami i rękawiczkami może być krucho.

Pewność z nosogardzieli

Nowoczesność jednak daje się szczególnie dobrze zaobserwować, gdy przyjrzeć się diagnostyce, jaką dziś stosujemy wobec wirusa wywołującego COVID-19. Tu na marginesie zaznaczę, że dziś znacznie więcej firm próbuje szybko opracować i zarejestrować „jeszcze lepszy, tańszy, szybszy, skuteczniejszy” test diagnostyczny dla COVID-19, niż leczący tę chorobę chemioterapeutyk.

Prof. Pyrć z Małopolskiego Centrum Biotechnologii UJ właśnie ujawnił, że wraz z innymi uczonymi pracuje nad wykrywającym obecność SARS-CoV-2 w pacjencie testem opartym o sensory bioelektryczne. Gdyby się udało, mielibyśmy w ręku szybko działający test do użycia poza laboratorium (pozwalający na szybki przesiew w miejscach, w których nie ma możliwości przeprowadzenia pełnej diagnostyki, np. na lotnisku lub stacjach kolejowych).

Większym bowiem problemem jest piorunujące szerzenie się epidemii, niż wyłącznie jej śmiertelność – to istotne, więc jeszcze do tego wrócę. Zatem jak najwcześniejsze, ale pewne, czyli czułe i specyficzne, wykrycie wirusa u pacjenta – nosiciela i chorego objawowego – powinno mieć teoretycznie kluczowe znaczenie dla poskramiania epidemii.

Chwała Bogu, że mamy testy, te małe diagnostyczne krasnale, bo gdybyśmy stanęli wobec bardzo „sprytnego” SARS-CoV-2 tak bezbronni diagnostycznie, jak 100 lat temu wobec hiszpańskiej grypy, czyli z termometrem w ręku to … No bylibyśmy z ręką zanurzoną znacznie głębiej w nocniku. Bo całe to mierzenie temperatury na lotniskach po przylocie to pic na wodę i fotomontaż, jak wykazują badania naukowe.

Jak zatem wykrywamy dziś tego i inne wirusy? Podejścia zasadnicze są zawsze dwa, przy okazji COVID-19 oba są wykorzystywane.

Po pierwsze, wykrywa się jakieś elementy struktury wirusa, np. jego białka czy kwas nukleinowy, RNA (jak w przypadku SARS-Cov-2) czy DNA, jaki mają w swych kapsydach liczne inne wirusy. Z RNA koronawirusa SARS-CoV-2 tworzy się pojedynczą nić DNA, potem dodaje do niej inny enzym – replikazę DNA – a następnie w specjalnym aparacie robi się mnóstwo DNA o tej samej sekwencji, co ta wyjściowa cząsteczka RNA wirusa [2].

Jak mamy już taki DNA, i mamy go dużo, to bardzo łatwo go wykrywamy. Bo to tak, jakby zamiast grzebać za igłą w stogu siana w celu stwierdzenia, że ona tam jest, owa igła uległa cudownemu rozmnożeniu i po prostu widać igły w sianie gołym okiem, bo jest ich mnóstwo. Możliwe jest nawet specyficzne wykrywanie tej cząsteczki niejako w locie, w tzw. czasie realnym. Dosłownie szybko „widać”, dzięki specjalnemu cyklerowi, że materiał genetyczny wirusa był w próbce [3].

Próbką jest w wypadku COVID-19 wymaz z nosogardzieli lub, co najlepsze, tzw. popłuczyny oskrzelowe, uzyskiwane dzięki specjalnej aparaturze. Wszystko zależy, z jakim pacjentem mamy do czynienia, jaki materiał najlepiej da się pozyskać klinicznie.

Takie testy wykonuje się w Polsce i innych krajach podczas obecnej pandemii COVID-19. W kierunku takich testów prowadzone są też badania i innowacje licznych dziś na świecie firm. Bo są, co tu kryć, bardzo czułe i bardzo specyficzne. Aczkolwiek u wielu ludzi, którzy są nosicielami wirusa od niedawna, lub są po prostu bezobjawowi, tych cząstek wirusa w wymazie z nosogardzieli jest za mało, aby dało się wzmocnić pochodzący od nich sygnał. Zaś jeszcze czulsza metoda byłaby zbyt wrażliwa na zanieczyszczenia, a przy masowych badaniach trzeba bardzo walczyć o czystość analizy.

Koszty badań zmniejszają się, gdy nazbierać próbek – stąd czasami dłuższy czas oczekiwania na wynik. Wszystkie bowiem tego typu analizy muszą być obłożone licznymi kontrolami, a przeprowadza się je w kilku powtórzeniach. Zaczyna być taniej, gdy zbierzemy razem ok. 30 próbek.

Zbyt czułe przeciwciała

Drugi typ diagnostyki chorób zakaźnych, bo przecież nie tylko koronawirusa, polega na tym, że wykrywamy we krwi świadectwo, ale nie bezpośrednie, obecności drobnoustroju w organizmie czy nawet – kontaktu z nim. Mianowicie wykrywamy tu nasze własne przeciwciała, wytworzone przez nasze własne białe krwinki – limfocyty B – po kontakcie z wirusem. Gdy bowiem wirus wnika do naszego organizmu – wywołując skutecznie zakażenie lub nie – nasz organizm natychmiast uruchamia mechanizmy obronne. Wśród nich zaś produkcję specyficznych przeciwciał.

Konkretny, istniejący w nas już wcześniej limfocyt B, przydatny jest w rozpoznawaniu czegoś takiego, jak np. jakieś powierzchniowe białko koronawirusa (ów ma ich trzy), łączy się swymi receptorami z wirusem, co sprawia w nim wielką przemianę. Staje się wieloczynnościowym robotem produkującym masowo specyficznie rozpoznające wirusa przeciwciała (czyli te swoje białka – receptory, ale uwalniane do krwi). Taka komórka – teraz zwana nie tyle limfocytem, co plazmocytem – dzieli się też wielokrotnie, aby w wyniku kontaktu organizmu z jakąś groźną cząsteczką, typu wirus SARS-CoV-2, powstało jak najwięcej specyficznych przeciwciał.

To może mieć swoje skutki dla powstawania stanu zapalnego, pamięci immunologicznej i innych poważnych rzeczy związanych z samą chorobą COVID-19, ale tu się nad tym nie będziemy rozwodzić. Chodzi nam jedynie o to, że takie specyficzne wobec koronawirusa przeciwciała, najpierw niedojrzałe, zwane IgM, a potem – po kilku- czy kilkunastu dniach od kontaktu – dojrzałe, zwane IgG, powstają. I to ich właśnie wykrywaniem zajmują się testy tzw. immunologiczne.

W tym wypadku wystarczy czasem sam kontakt z osobą chorą czy nosicielem, a przecież nie musimy wtedy ulec zakażeniu ani sami stać się nosicielami. Test zatem może dawać wiele wyników fałszywie pozytywnych – jest niejako zbyt czuły. Ponadto nie pozwala on monitorować stanu pacjenta, na co pozwalają testy molekularne oparte o wykrywanie RNA wirusa. Przeciwciała bowiem przeciw SARS-CoV-2 mogą się utrzymywać na wysokim poziomie nawet po wyleczeniu zakażenia, kiedy cząstek wirusa nie da się już wykryć w ciele chorego. Stosuje się go zatem w tzw. badaniach przesiewowych, gdzie próbujemy oddzielić ludzi, którzy mieli kontakt z wirusem, od pozostałych.

Te dwa podejścia diagnostyczne metodologicznie się uzupełniają i często, np. w Polsce, są stosowane razem – test genetyczny jest potwierdzającym, a immunologiczny wstępnym. Ale jakie obecnie stosowane testy do wykrywania SARS-CoV-2 są najlepsze? Zapytałam o to dr Normana Pieniążka, który od roku 1989 do 2013 pracował w amerykańskiej agencji Centers for Disease Control and Prevention (CDC – Centra Kontroli i Prewencji Chorób) jako szef molekularnej diagnostyki referencyjnej w parazytologii. Zasugerował, że nieistotna jest wyłącznie jakaś bezwzględnie mierzona czułość, czy specyficzność konkretnego testu, tylko ważne jest, by test był wykonywany przez „szkolony przez ośrodek referencyjny (jak amerykańskie CDC) personel i w laboratorium posiadającym wystandaryzowane wyposażenie” [4].

Zdaniem eksperta, istotne jest także regularne kontrolowanie laboratoriów diagnostycznych – tylko te, które spełniają kryteria, mogą posługiwać się prawidłowo testem. Stąd wynika, że chociaż testy CDC nie muszą być najlepsze z założenia, to wyniki pozytywne i negatywne łatwiej oceniać, niż w przypadku testów zrobionych przez dowolną firmę „Krzak”.” Według dr. Pieniążka, dopóki testy komercyjne czy z innych krajów nie będą zatwierdzone przez CDC, to należy być ostrożnym z ich promocją, zwłaszcza testów chińskich.

Co z tymi laboratoriami?!

Trudno zaprzeczyć, skoro amerykańskie CDC ma około 10 000 pracowników, to statystycznie co najmniej 200 z nich jest najlepszymi specjalistami na świecie. Z europejskim zaś CDC jest ten sam problem, co z kanadyjskim: pracują tam urzędnicy latający po świecie w klasie business, ale centralnego laboratorium robiącego diagnostykę referencyjną – brak. Referencyjnego, czyli ustalającego standard wykonania konkretnego testu, sprawdzającego jakość działania laboratoriów podległych etc.

Jak wyjaśnia mój ekspert, każdy kraj europejski (czy prowincja w Kanadzie) chce mieć cząstkę takiego laboratorium „dla prestiżu”. No a to się potem nie chce złożyć w całość działającą skutecznie. Na początku w Europie rolę tą pełnił Robert-Koch-Institut w Berlinie, ale skompromitował się podczas zakażenia hemolityczną bakterią E. coli w 2011 roku. Ameryka musiała wtedy ratować Europę. Przyjechali dosłownie umundurowani – Commissioned Corps – pracownicy CDC. Zaangażowano również laboratoria CDC.

Już anegdotyczna, zdaniem mojego rozmówcy, jest także historia z diagnostyką malarii w Unii Europejskiej. W CDC była to od wielu lat rutynowa diagnostyka, a w Europie jeszcze na początku naszego wieku w ogóle nie było dla niej referencyjnego laboratorium, mimo że w samym Paryżu robiono więcej testów na malarię niż w całych USA.

Dlatego z pewnym zdziwieniem zareagowałam, gdy jakieś dwa tygodnie temu obiło mi się o uszy, że „CDC wtopiło z testem na koronawirusa”. Innymi słowy: miała mieć miejsce sytuacja – i to stworzyło olbrzymi szum medialny w USA – w której test opracowany przez CDC zawierał jakiś trefny reagent i nie działał. Trzeba go zatem było wycofać.

W podobnym do dr. Pieniążka tonie wypowiadała się wtedy, pod koniec lutego, Nancy Messonnier reprezentująca CDC w kwestiach związanych z koronawirusem. „Chodzi o utrzymanie standardów jakości diagnostyki” – zapewniała. Mimo, że w USA było już wtedy 5 przypadków choroby, nadal jedynym ośrodkiem diagnostycznym, który miał prawo wykonywać testy (to ustala wszechwładna amerykańska FDA – Agencja Żywności i Leków) było laboratorium CDC w Atlancie.

Fakty są takie, że do 26 stycznia testy robiła tylko Atlanta. Potem wytworzone przez siebie zestawy diagnostyczne CDC zaczęło wysyłać do wybranych laboratoriów w kraju (dziś są to wszystkie stanowe i okręgowe Centers of Public Health – Centra Zdrowia Publicznego – oraz dwa takie ośrodki w wielkich miastach: Nowym Jorku i Los Angeles). I istotnie, kilka z nich po otrzymaniu testów próbowało je „ustawić” u siebie. Bezskutecznie.

Nie zadziałała bowiem jedna z podstawowych w takich razach kontroli. Zawsze powinno się takiemu testowi poddać taką próbkę kontrolną, gdzie włożono dowolne RNA, niezwiązane z wirusem SARS-CoV-2. W takiej probówce wynik testu powinien być ujemny, a… w niektórych z tych laboratoriów nie był. Co uniemożliwiało zastosowanie testu. Wyglądało to tak, jakby ów odczynnik był zanieczyszczony RNA koronawirusa, znajdującym się w próbówce z kontrolą pozytywną.

Nie wiadomo jednak, gdzie doszło do zanieczyszczenia. Laboratoria zatem zrobiły rumor, a gazety i politycy jeszcze większy [5]. Podejrzane próbki wysyłano zatem do analizy jeszcze jakiś czas wyłącznie do Atlanty. Kolejne partie testu nie wzbudziły już żadnych emocji. Jest i działa. FDA zaś, zmuszona sytuacją szybkiego rozprzestrzeniania się epidemii w USA, przyznała prawo do diagnostyki COVID -19 innym laboratoriom. W końcu 3 marca Biały Dom zniósł wszelkie limity na przeprowadzanie tych testów. Wystarczy wskazanie lekarskie. Rodzi to kolejne problemy, z którymi teraz mierzą się prawnicy bardziej, niż lekarze, ale skoro żyjemy w innym systemie prawnym, nie musimy się nimi ekscytować.

Włochy testują, jak szalone, a jest tylko gorzej...

Polskie służby we wstępnej fazie epidemii COVID-19, gdy jeszcze nie było potwierdzonych przypadków w naszym kraju, też przyjęły, podobnie jak CDC, bardzo ostre kryteria diagnostyczne. Jednak dziś już wiemy, że niewielkie ogniska epidemiczne w Lublinie i w Poznaniu to przeniesione zakażenia niskoobjawowe. Czyli nosiciele wirusa, do czasu uporania się z infekcją przez ich system odpornościowy, zarazili inne osoby. Słabsze, starsze. Wymyślone przez Światową Organizację Zdrowia (WHO) sito, wyposażone w termometr (ponad 38 st. C) i kalendarz (14 dni od kontaktu), okazało się w tych wypadkach za grube. Zarażający bowiem nie mieli aż takiej gorączki, ani innych objawów, a jednak rozsiewali wirusa w kilka dni od własnego zakażenie jeszcze przez jakiś czas.

Zatem być może czas zrewidować na spokojnie podejście, co wymagałoby poszerzenia wykorzystania testów molekularnych. To z kolei wymagałoby zwiększenia przepustowości systemu, który je wykonuje, czyli przede wszystkim szybkiego, a dokładnego przeszkolenia ludzi mających to robić. Diagnostyka bowiem, choć bardzo nowoczesna i molekularna, nadal opiera się na doskonałej pracy diagnosty – człowieka nie tylko z pipetą i „maszyną robiącą ping”, ale i potężną wiedzą oraz umiejętnościami.

Pieniądze na testy to pryszcz. Same testy – w sumie też, WHO rozprowadziło już miliony takich rekomendowanych przez siebie zestawów do kilkudziesięciu krajów objętych epidemią. Człowiek, który umie je doskonale wykonać i laboratorium referencyjne, które umie go sprawdzić – oto wyzwanie! Polscy diagności są wspaniali, ale to jest nowy test, a presja psychiczna chwili jest ogromna.

Na początek prawdopodobnie należałoby przebadać jak największą liczbę osób umieszczanych w kwarantannie, a nie tylko chorych objawowych. Na początek należałoby przebadać jak największą liczbę osób umieszczanych w kwarantannie, a nie tylko chorych objawowych. I właśnie taką decyzję podjął minister zdrowia Łukasz Szumowski: każdy pacjent na kwarantannie będzie poddawany testowi. Każdy, któremu robi się test, będzie podlegał kwarantannie.

Jak mamy to wszystko robić? Czy tak, jak Chińczycy za swoim murem, korzystający z pięciu zarejestrowanych testów immunologicznych do dokonywania milionów badań przesiewowych? To o tyle celowa strategia, o ile pozwala monitorować rozprzestrzenianie się choroby – widać, ilu jest w „bezobjawowej” populacji nosicieli i czy epidemia realnie wygasa.

Nieco inną strategię testowania ma Korea Południowa. Robi bardzo wiele testów molekularnych, wykrywających RNA wirusa (wręcz w systemie drive thru, jak sprzedaż hamburgerów do samochodu), po to właśnie, by nie zamykać całych miast, a jedynie precyzyjnie izolować tysiące ludzi. To kosztuje ogromne pieniądze. No i te warunki… Z mojego doświadczenia wykrywanie RNA z materiału klinicznego i potencjalnie zakaźnego nie powinno się odbywać w blaszakach przypominających nasze niegdysiejsze budki z piwem. Prawdopodobnie jednak, wspomagane przez doskonale działający system ochrony zdrowia, zapewnia to dotychczasowy sukces w kontroli epidemii, niewspomagany elektronicznymi metodami śledzenia obywateli, opartymi o sztuczną inteligencję, jak w Chinach, i nadaje się do zastosowania „w demokracji”.

W Polsce liczba wykonanych testów jest nadal, choć właśnie to się zmienia na naszych oczach, dwa rzędy wielkości mniejsza, niż w Korei czy Niemczech, które zgłaszają niską śmiertelność z powodu COVID-19. Włochy jednak testują, jak szalone, a poprawy nie widać żadnej i jest tylko gorzej.

Zapytałam zatem mojego eksperta o rolę diagnostyki molekularnej w kontroli ogniska epidemicznego. Czy więcej wykonanych testów oznacza lepszą kontrolę pandemii? Dr Pieniążek przypomniał, że podczas pierwszej epidemii SARS rola diagnostyki była stosunkowo niewielka. Najważniejsze były wcześniejsze szkolenia szpitali w USA przez CDC, uczące jak postępować z pacjentami, którzy zarazili się tą nieznaną chorobą. W Kanadzie tego elementu zabrakło. Przebieg epidemii i ilość zgonów w USA i Kanadzie pokazują, że ludzie nie robią się zdrowsi wyłącznie od diagnozowania. A izolacja geograficzna polega głównie i najpierw na tym, aby nie biegać od pacjenta do pacjenta bez dezynfekcji rąk pomiędzy nimi – aby w ogóle ograniczyć kontakt rąk.

Gorączka nie spada ani od mierzenia temperatury, ani od nieużywania termometru. Jaki by nie był nowoczesny. Spada od prawidłowego leczenia – w tym wypadku: zwłaszcza od prawidłowej, restryktywnej i jak najwcześniejszej izolacji. Ale że gorączka spada lub rośnie wiemy, gdy ją zmierzymy, a nie tylko patrząc pacjentowi w oczy. Musimy znaleźć złoty środek w tym molekularnym mierzeniu, tylko gdzie on teraz jest?

– Magdalena Kawalec-Segond,
doktor nauk medycznych, biolog molekularny, mikrobiolog, współautorka „Słownika bakterii”, popularyzatorka nauki prowadząca stronę Naukovo.pl

TYGODNIK TVP, ul. Woronicza 17, 00-999 Warszawa. Redakcja i autorzy