Методы диагностики covid 19

Вирус covid-19 был идентифицирован в январе 2020 года после возникновения вспышки нового заболевания в китайском городе Ухань. Это оказался РНК вирус, носящийся к классу коронавирусов. Коронавирусы названы так из-за наличия белковых шипов, которые выглядят, как корона под электронным микроскопом. Эти шипы служат для прикрепления к оболочке клетки и встраивания вируса в клетку.

Следы вируса в организме человека

Вирус не может питаться и размножаться самостоятельно, он делает это, только попадая в клетку живого организма. Там реплицирует себя, используя ресурсы клетки. Через некоторое время иммунная система организма обнаруживает присутствие вируса и начинает вырабатывать белковые антитела и лейкоциты, распознающие вирусы по их антигенам (специфическим белковым молекулам) и помечающие их для уничтожения. Отдельные клетки – лимфоциты, обладающие памятью, «запоминают» на генетическом уровне антигены вируса и обеспечивают вторичную иммунную реакцию организма, заключающуюся в раннем распознавании и уничтожении вируса до того, как он успеет внедриться в клетку. В процессе болезни вырабатываются различные типы антител – иммуноглобулины. Всего в организме человека насчитывается пять видом иммуноглобулинов:

• IgA;
• igD;
• IgE;
• IgG;
• IgM.

Антитела образуются в кровеносной и лимфатической системах тела. Каждый тип антител образуется на разных стадиях заболевания и выполняет свои функции. Важно то, что для каждого типа инфекции образуются антитела, характерные именно для этой инфекции, то есть, в их структуре есть «отпечаток» антигенов конкретной инфекции. Поэтому, анализируя состав антител организма, можно определить какие типы инфекций присутствуют или присутствовали в организме.

ПЦР диагностика

Самый надежный метод определить присутствие в организме вирусов covid-19 – это найти в организме эти вирусы каким-то способом. Проблема заключается еще и в том, что концентрация вируса в тканях носителя чрезвычайно мала, поэтому, даже если есть способ детектировать сам вирус covid-19, то обычно для анализа нужно очень большое количество материала. Вирус имеет на порядки меньшую массу, чем клетка организма, которую он поражает. Поэтому для получения точных данных при анализе производят искусственное размножение (репликацию) вируса для повышения его концентрации его генов до обнаружимой. Вот такой метод репликации ДНК называется полимеразной цепной реакцией (ПЦР).

Covid-19 — это РНК вирус, поэтому при проведении ПЦР диагностики его РНК методом обратной транскрипции удваивается в ДНК, а потом реплицируется с добавлением флуоресцентных маркеров. Для обеспечения процесса репликации нужны соответствующие реактивы и оборудование, которое производит с заданной скоростью периодический нагрев-охлаждение исследуемой смеси. В результате концентрация измеряемой ДНК увеличивается до миллиардов вместе с концентрацией флуоресцентных маркеров. Их наличие улавливается соответствующими детекторами. Такая процедура занимает несколько часов и требует специального лабораторного оборудования. Поэтому после отбора пробы у пациента результат ПЦР анализа можно получить в лучшем случае через сутки. Этот результат покажет наличие или отсутствие вируса в организме.

Образцом для анализа обычно является мазок со слизистой оболочки внутренних полостей носа человека. Если взять образец неаккуратно, то результаты анализа могут показать отсутствие вируса при его реальном наличии. Если концентрация вируса в организме слишком маленькая, как в начале заражения, то результаты ПЦР анализа также могут быть отрицательными.

ИФА анализ

Иммуноферментный метод диагностики covid-19 основан на определении концентрации соответствующих антител в крови пациента. Используется набор определенных антигенов, на которые должны реагировать (связываться) определенные антитела. При этом еще используются флуоресцентные метки. В результате набор связанных антигенов и антител с флуоресцентными метками детектируется сенсорами и по интенсивности определяется концентрация соответствующих антител. Для проведения такого анализа обычно требуется лабораторное оборудование и набор специальных реагентов. Для анализа обычно берется проба крови из вены пациента. Результаты анализа показывают наличие и концентрацию в крови антител к covid-19 (в нашем случае). По этим данным можно понять, есть ли заражение, когда оно произошло, на какой стадии находится болезнь.

Экспресс-тесты на антитела

Самый дешевый и массовый вид тестов на covid-19 изготовлен по тому же принципу, что и различные экспресс-тесты на наркотические вещества, беременность, остаточный алкоголь в крови, различные виды инфекций. Используется принцип хроматографии. Полоска с адсорбирующим покрытием с одного края смачивается анализируемым материалом с добавлением специального элюента-растворителя. Ближе к противоположному краю полоски располагается область (или области), пропитанная реагентом, который вступает в реакцию с искомым веществом анализа, изменяя цвет с прозрачного на темный. Тем самым визуализируется наличие в пробе искомого вещества.

В случае с анализом на заболевание COVID-19 экспресс – тест должен показать наличие или отсутствие в крови пациента специфических антител, вырабатываемых иммунной системой человека к данному вирусу. Преобладающее большинство тестов имеют две контрольные полоски на ленте, пропитанные антигенами к антителам типа IgM и IgG. В самом конце тестовой полоски находится контрольная полоска, реагирующая на элюент. При правильном тестировании смесь пробы и элюента медленно продвигается по адсорбирующей поверхности тестовой полоски, смачивая ее. При достижении соответствующих зон содержимое пробы (соответствующие антитела) вступают в реакцию с антигенами, маркированными коллоидным золотом. Реакция эта визуально проявляется, как потемнение соответствующей полоски. Конечная контрольная полоска показывает, что элюент достиг конца тестовой ленты, и тест проведен корректно. Экспресс тест на COVID-19 показывает наличие в крови пациента антител к SARS-CoV-2 типа IgM и IgG.

Антитела IgM вырабатывается в первые 7 дней после заражения. Их наличие показывает, что иммунная система организма обнаружила угрозу и борется с ней, нейтрализуя и уничтожая вирус. Антитела IgG начинают вырабатываться позднее, примерно через 14 дней после заражения. Эти антитела обладают генетической памятью и служат маркерами для организма на случай повторного появления вируса. Поэтому наличие только антител IgM говорит о том, что пациент недавно заболел, и организм уже борется с болезнью. Одновременное наличие антител IgM и IgG говорит о том, что болезнь находится в завершающей стадии. Наличие только антител igG говорит о том, что пациент уже переболел COVID-19, вируса в нем уже нет, и он имеет иммунитет. Конечно, для полной картины экспресс тестирование рекомендуется дополнить данными ПЦР теста. Но экспресс тестирование по инструкции занимает не более 15 минут. А реально тестовая лента полностью смачивается за 1 минуту, и результаты видны сразу, что позволяет организовать тестирования потока людей в реальном времени. Конечно, тест ничего не покажет на ранней стадии заражения. Но положительным результатам экспресс-тестов от серьезных европейских производителей можно доверять примерно на 96%.