AndreyPopov / Getty Images
Viktige takeaways
- Forskere utforsker en respiratorlignende enhet for å oppdage COVID-19.
- Enheten er opplært til å skille en “COVID-signatur” basert på flyktige organiske forbindelser (VOC) i pusten.
- En pustetest kan ha en plass i virusscreening i fremtiden, potensielt på overfylte steder.
Det eneste som er så frustrerende som å vente på å finne ut om du har testet positivt for coronavirus, en prosess som kan ta dager, kan være å tåle testen i utgangspunktet. Den vanligste COVID-19-testen innebærer en lang vattpinne som sitter fast i neseboret for å samle sekreter fra baksiden av nese og hals - ikke akkurat en behagelig følelse. Men forskere bryter bakken på enklere metoder. Man kan være som å teste pusten for alkoholforbruk.
"Det er ideen om at du har COVID-pust," sier Makeda Robinson, MD, PhD, en stipendiat ved smittsom sykdom ved Stanford University, til Verywell. "Det har blitt vist før at virus, og celler som er infisert med virus, kan avgi disse flyktige organiske forbindelsene eller VOC-ene i pusten."
Forskere har utviklet og gjennomført en liten tidlig studie på en åndedrettslignende enhet for raskt å oppdage tilstedeværelsen av SARS-CoV-2, viruset som forårsaker COVID-19. Funnene ble nylig publisert iACS Nano, en publikasjon fra American Chemical Society.
Hvordan det fungerer
Enheten har en sensor laget av nanomaterialer koblet til VOC-sensitive molekyler. Når VOC fra pusten samhandler med sensoren, endres den elektriske motstanden og skaper et mønster. Forskerne brukte maskinlæring for å trene sensoren til å gjenkjenne nøkkelforskjeller i pustet ut og identifisere en mulig COVID-19 signatur basert på de elektriske motstandssignalene.
For å trene sensoren til å gjenkjenne den mulige COVID-19-signaturen, vervet forskerne tre grupper: 49 pasienter med bekreftet COVID-19, 58 friske individer og 33 pasienter med en ikke-COVID lungeinfeksjon. Hver deltaker blåste inn i prototypen i noen sekunder.Deretter trengte forskerne å avgjøre om prototypens potensielle COVID-signatur var nøyaktig, så de testet enheten på et mindre antall av de 140 deltakerne.
Er det nøyaktig?
Ved å skille COVID-19 tilfeller fra kontrollgruppen til friske individer var enheten 76% nøyaktig. Sensoren skilte mellom individer med COVID-19 og de som ble diagnostisert med en annen type lungeinfeksjon med 95% nøyaktighet, og mellom gjenopprettede og syke COVID-19-pasienter med 88% nøyaktighet.
"Det hele står på venstre side av utviklingskurven," sier Farley Cleghorn, MD, MPH, en epidemiolog og global helsepersonell i Palladium, til Verywell. “Det er den første rapporten. Og selv om det viser noen lovende data, sier selv forfatterne selv at vi trenger en større studie. "
Testen var minst nøyaktig når det ble bestemt mellom COVID-19-infeksjon og friske personer. Studien registrerte en rekke falske positive, som kan føre til økt bruk av helsevesenet og unødvendig bidra til overbelastning, sier Robinson. Men falske positive kan være mindre bekymringsfulle enn savnede mennesker som er smittet.
"Hvis noen uvitende har [COVID-19] og de setter seg på et fly eller de går tilbake på jobb, utsetter du nå mange mennesker for det," sier Robinson.
Hva dette betyr for deg
I fremtiden vil du kanskje kunne ta en pustelignende test for COVID-19. Men akkurat nå er det bare testmetoder som er gitt nødbrukstillatelse (EAU) av U.S. Food and Drug Administration (FDA) som kan gi resultater.
Testen kan hjelpe måleforbedring
Robinson sier at hun er spesielt fascinert av det faktum at sensoren til en viss grad kunne skille mellom pasienter som var syke med COVID-19 og de som hadde kommet seg.
"Det kan muligens fortelle oss mer om hvordan folk forbedrer seg eller ikke forbedrer seg over tid," sier hun. "Det er ikke klart at det kan gjøre dette, men jeg tror muligheten er der."
En begrensning av den innledende forskningen er at den ikke tar høyde for mange faktorer som alder, kjønn, etnisitet, komorbiditeter, og til og med hvor testen administreres. "Dette er en så liten studie som ble utført i Wuhan, Kina - så i en mer slags homogen pasientpopulasjon," sier Robinson. "Vi vet ikke om COVID-19-pusten i dette området vil være lik andre."
Makeda Robinson, MD, PhD
Vi kan fortsette å utvikle oss. Denne testen kan faktisk bli bedre over tid.
- Makeda Robinson, MD, PhDMen sensoren kan være i stand til å bli trent til å gjøre rede for disse faktorene. "Jeg tror det virkelig er løftet om maskinlæring," sier Robinson. "Vi kan fortsette å utvikle oss. Denne testen kan faktisk bli bedre over tid."
Et velkomstalternativ til vattpinner
Det er fortsatt behov for bedre testmetoder for SARS-CoV-2, spesielt alternativer som er mindre invasive enn den fryktede nasopharyngeal vattpinnen.
"Det er veldig ubehagelig," sier Rebecca Wurtz, MD, MPH, lektor ved School of Public Health ved University of Minnesota, til Verywell. "Hvis det virkelig oppnås riktig, skal du skyve vattpinnen helt inn i ryggen og deretter virvle det fem ganger."
Wurtz sier at hun ikke har sett noen studier på dette, men hun mistenker brukerfeil i innsamling, spesielt på visse nettsteder for oppkjøringstest der du faktisk administrerer vattpinnen selv. "Jeg tror mange laboratorieteknologer og sykepleiere og andre mennesker som skaffer prøver selv i kontrollerte omgivelser, er redde for å skyve vattpinnen helt tilbake og forårsake slikt ubehag," sier hun.
U.S. Food and Drug Administration (FDA) har gitt nødbrukstillatelse (EAU) til 230 COVID-19-tester, inkludert 186 molekylære, 40 antistoff- og 4 antigentester. Pustetesten under utvikling faller ikke inn i noen av disse kategoriene.
"Det har vært en slags denne andre bølgen," sier Robinson om å teste innovasjon. “Vi har fått mer informasjon om at forskjellige typetyper faktisk kan ha lignende nøyaktigheter. Og nå har vi på en måte flyttet oss til å spørre oss selv: 'Er dette den beste og eneste måten?' "
Prøvesamling er bare halvparten av kampen. Selv om nye og innovative laboratoriemetoder er i ferd, har gullstandarden for denne pandemien vært revers-transkriptase polymerasekjedereaksjon (RT-qPCR) -testing. PCR er en kompleks og tidkrevende prosess som involverer kjemikalier og maskiner i et laboratorium, ifølge FDA. Før testingen begynner, må prøvene sendes til et passende laboratorium der de ofte venter i kø.
Cleghorn sier at laboratorier rett og slett er sikkerhetskopiert. Han dro til et gratis COVID-19-teststed for omtrent en måned siden, forteller han Verywell. Gjennomgangstiden for resultater på dette nettstedet var omtrent 10 dager. På den tiden sier han at folk kan "savne vinduet for å gjøre alle de riktige epidemiologiske kontrolltiltakene som kreves for når noen enten er positive til koronavirus eller har blitt utsatt."
De lange omsetningstidene for resultater gjelder eksperter, spesielt mens testpositive priser fortsatt er høye mange steder i USA, og med kulde- og influensasesongen i ferd med å starte. "Vi anbefaler at positivitetsgraden etter jurisdiksjon er mindre enn 5%," forklarer Cleghorn, med henvisning til referanseindeksen COVID-19 som ble fastsatt av Verdens helseorganisasjon i mai. "Vi har rundt 30 stater i USA som ikke har oppnådd det . ”
Denne statistikken, legger Cleghorn til, “har ført til en mye større appetitt på andre tester. Og det er derfor det har vært enorme, veldig fruktbare anstrengelser for å utvikle antistofftester, antigentester, ikke-PCR-tester - alt som vil lette noe av byrden vi opplever. "
Bruk tilfeller for pustetester
Så vil vi alle bli testet for "COVID pust" når vi går om dagen i nær fremtid? "Selve testen ligner veldig på en pusteutstyr for en alkoholtest," sier Robinson om prototypen som er nevnt i studien. "Og alkohol eller etanol er en VOC."
Med sin brukervennlighet kan en pusteprøve være et nyttig verktøy for screening ved utgangspunktet, legger Robinson til. Akkurat nå utfører mange steder som skoler, klinikker og kontorer temperaturkontroller og spør enkeltpersoner om symptomer. "Jeg tror det er en skikkelig nisje for en diagnostisk test som dette fordi den krever så lite ekstra personell og behandlingstiden er så rask," sier hun. "Vi har med gjenåpningen av skoler sett at det er mye hit eller savning der."
Hypotetisk kan en åndedrettsvern hjelpe skoleadministratorer med å se elever mer nøyaktig og effektivt. Og en slik test kan også brukes på kinoer eller sportsbegivenheter. "Følsomheten og spesifisiteten må forbedres," sier Wurtz, "men følsomheten og spesifisiteten til testene vi har akkurat nå er ikke for god, og tiden og forsinkelsen er betydelig."
Den åndedrettslignende prototypen bruker gullnanopartikler på sensoren, og for Robinson reiser det noen spørsmål. "Hvor dyre er disse testene?" hun sier. “Hvor ofte må disse sensorene byttes ut? Kan vi skalere en test som denne til veldig, veldig høyt nivå? Jeg har et spørsmål om dette er en bærekraftig løsning. ”
Wurtz er enig i at det er for tidlig å si om vi tar COVID-19 åndedrettsvern før vi går på skole eller jobb eller konsert. "Jeg blir ikke så spent på disse tingene," sier hun. "Men som et utforskingsområde, synes jeg det er lovende."
