يؤدي نقص اختبارات فيروس كورونا إلى إطلاق استراتيجية جديدة: الفحص الجماعي
يؤدي نقص اختبارات فيروس كورونا إلى إطلاق استراتيجية جديدة: الفحص الجماعي

فيديو: يؤدي نقص اختبارات فيروس كورونا إلى إطلاق استراتيجية جديدة: الفحص الجماعي

فيديو: تعرف على أنواع اختبارات فحص فيروس كورونا 2022, شهر نوفمبر
Anonim

يتيح تجميع العينات التشخيصية واستخدام القليل من الرياضيات إجراء اختبارات لعدد أكبر من الأشخاص بمقايسات أقل.

يؤدي نقص اختبارات فيروس كورونا إلى إطلاق استراتيجية جديدة: الفحص الجماعي
يؤدي نقص اختبارات فيروس كورونا إلى إطلاق استراتيجية جديدة: الفحص الجماعي

ما لم يكن هناك اختبار واسع النطاق لـ COVID-19 ، يحذر الخبراء ، سترتفع الحالات مع إعادة فتح الحكومات المزيد من الشركات والأماكن العامة. لكن لا يزال هناك نقص مؤسف في الاختبارات التشخيصية لعدوى فيروس كورونا ، بسبب الطلب غير المسبوق على المواد الكيميائية والإمدادات. تقوم الولايات المتحدة ، على سبيل المثال ، بإجراء مئات الآلاف من الاختبارات يوميًا ، لكن هذا الرقم لا يزال أقل بكثير من ملايين الاختبارات اليومية الموصى بها للعودة الآمنة إلى وضعها الطبيعي.

يتبع العشرات من الباحثين في الولايات المتحدة وإسرائيل وألمانيا استراتيجية لزيادة القدرة التشخيصية بشكل كبير: الاختبارات الجماعية. من خلال تجميع عينات من العديد من الأشخاص في مجموعات قليلة وتقييم المسابح بدلاً من الأفراد ، يعتقد العلماء أنه يمكنهم استخدام اختبارات أقل على عدد أكبر من الأشخاص. يمكن أن يؤدي هذا النهج إلى اكتشاف أسرع للأفراد الذين هم حاملون للمرض عن غير قصد والقدرة على التخلص بسرعة من الآخرين الذين لم يصابوا بالعدوى. تم استخدام هذه الاستراتيجية في الماضي للكشف بنجاح عن حالات الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية والكلاميديا ​​والملاريا والإنفلونزا ، وقد تم وضعها في الأصل خلال الحرب العالمية الثانية لاختبار آلاف الأفراد العسكريين لمرض الزهري.

تقول ساندرا سيسيك ، مديرة معهد علم الفيروسات الطبية بجامعة جيوث في فرانكفورت في ألمانيا: "طالما لا يوجد لدينا لقاح ، لا يمكننا إيقاف انتقال الفيروس إلا عن طريق اختبار وعزل الأشخاص المصابين". في منتصف فبراير ، كانت من بين أول من أبلغوا أن الأشخاص الذين ليس لديهم أعراض يمكن أن ينشروا الفيروس. منذ ذلك الحين ، كان Ciesek يعمل على تقنية اختبار مجمعة لتحديد الناقلات بدون أعراض. يقول تومر هيرتز ، عالم المناعة الحاسوبية في جامعة بن غوريون في النقب في إسرائيل ، إن النهج "يحاول القيام بالمزيد مع نفس العدد من الاختبارات" ، والذي يعمل أيضًا على تطوير استراتيجية اختبار المجموعة. ومع ذلك ، هناك تحذير: مع زيادة انتشار العدوى في المجتمع ، تنخفض القدرة على توفير الموارد من خلال اختبار المجموعة.

اختبار المجموعة هو لعبة أرقام. لنفترض أنك تفحص 100 شخص ، وكان أحدهم إيجابيًا. عادةً ما تقوم بإجراء 100 اختبار تشخيصي ، والبحث عن المواد الجينية من الفيروس في كل فرد. ولكن من خلال اختبار المجموعة ، يمكنك تقسيم هؤلاء الأشخاص المائة إلى خمس مجموعات من 20. وهذا يمنحك خمس مجموعات تحتوي على 20 عينة ، ويمكنك استخدام اختبار واحد لكل مجموعة. إذا كانت نتائج اختبار العينات الأربعة الأولى سلبية ، فقد استبعدت 80 شخصًا من خلال أربعة اختبارات. إذا كانت نتائج المجموعة الأخيرة إيجابية ، فأنت تعيد اختبار كل عينة في المجموعة الأخيرة على حدة لتحديد العينة المصابة بالمرض. في النهاية ، أجريت 25 اختبارًا بدلاً من 100.

.

كان هذا هو الجاذبية بالنسبة لبيتر إيوين ، مدير مختبر الصحة العامة في نبراسكا ، والذي يستخدم نهجًا مجمعًا. في آذار (مارس) ، كان إوين يبحث عن نقص حاد في اختبار المواد الكيميائية. لكن لم يكن واضحًا ما إذا كانت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) ، التي تنظم هذا النوع من الاختبارات التشخيصية ، ستسمح بالاختبار المجمع. أمضى أسبوعين في تجربة هذه التقنية قبل تقديم بيانات تظهر أنها وفرت وقت المختبر ومكوناته إلى حاكم ولاية نبراسكا وإدارة الغذاء والدواء. في غضون ثلاثة أيام ، قبل أن تنفد إمداداته مباشرة ، تلقى إيوين رسالة من الحاكم تمنحه "التفويض الكامل لاستكشاف جميع التدابير المعقولة والمضي قدمًا فيها لتوسيع الاختبار في هذا الوقت".

في وقت لاحق ، تلقى بريدًا إلكترونيًا من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية يقول إنها لن تعترض على مجموعات من خمس عينات. يقول إيوين: "لقد اعتقدنا أن هذا كان أقرب ما يمكن أن يحصل عليه المرء". أخبر متحدث باسم إدارة الغذاء والدواء مجلة Scientific American أن الوكالة "منفتحة على مجموعة متنوعة من أفكار الاختبار الجديدة ، مثل تجميع العينات ، وتشجع جميع مطوري الاختبارات على التواصل معنا لمناقشة مناهج التحقق المناسبة".

تستخدم العديد من الاستراتيجيات قيد التطوير أجهزة الكمبيوتر والروبوتات لتصميم العدد الأمثل من المجمعات أو لتبسيط العملية. طور هيرتز وزملاؤه تطورًا يلغي الحاجة إلى اختبار أي عينة مرتين. بدلاً من فصل العينات إلى تجمعات مميزة ، يقومون بتقسيم كل عينة على مجموعات متداخلة. على سبيل المثال ، لنفترض أنك تختبر نفس تلك العينات المائة من قبل ، واحدة منها إيجابية. تقوم بعد ذلك بتوزيع تلك العينات المائة ، في مجموعات مختلفة ، إلى 14 مجموعة من 50. تظهر كل عينة في ستة أو سبعة مجموعات مختلفة. مع حالة واحدة إيجابية ، يجب أن تظهر سلسلة محددة من ستة مجموعات موجبة. من خلال معرفة العينة التي تنتمي بشكل فريد إلى جميع المجموعات الستة - على سبيل المثال ، المريض 74 هو الوحيد الذي ظهر في المسابح 1 و 2 و 7 و 9 و 12 و 13 - يمكنك تتبع هذه النتيجة الإيجابية إلى فرد محدد دون الحاجة إلى ذلك إعادة اختبار أي عينات. عندما يكون هناك أكثر من حالة إيجابية في هذا المزيج ، يصبح الأمر أكثر تعقيدًا ، لذلك صمم الباحثون خوارزمية كمبيوتر لتحديد جميع الحاملات.

يقول ألين بيتمان ، مساعد مدير قسم الأمراض المعدية بمختبر ولاية ويسكونسن الصحي ، حيث يشرف على اختبار COVID-19 ، إن نهج هيرتز لديه القدرة على جعل المقايسات أكثر كفاءة. لكن بيتمان يحذر من أن تخفيف كل عينة في أحواض كبيرة قد يجعل الاختبار الفعلي أقل حساسية من خلال جعله يصف بعض الحالات الإيجابية للمرض بأنها سلبية. مثل هذه السلبيات الكاذبة ابتليت بالاختبارات التشخيصية لـ COVID-19 منذ بداية الوباء.

أكبر قيود على نهج الدُفعات ، مهما كان ذلك ، لا علاقة له بالاختبار نفسه وأكثر من طبيعة المرض. يعمل الاختبار الجماعي جيدًا طالما ظل معدل انتشار العامل الممرض منخفضًا. ولكن إذا كان هناك عدد كبير جدًا من الحالات الإيجابية في العينات المختبرة ، فستظهر معظم التجمعات إيجابية وسيتعين متابعتها باختبارات فردية على أي حال. يعمل نهج Hertz التجميعي بشكل أفضل عندما لا يزيد معدل انتشار المرض في المجتمع عن 5٪ ، مع كون حوالي 1٪ مثاليًا. تعمل الأساليب الأكثر وضوحًا ، مثل تلك التي يستخدمها Iwen و CIesek ، عندما يكون معدل الانتشار أقل من 10 بالمائة. في الواقع ، ذكرت رسالة FDA إلى Iwen أنه يمكنه اختبار المسابح طالما كان معدل الاختبار الإيجابي أقل من هذه النسبة المئوية.

في الوقت الحالي ، من غير المؤكد عدد الحالات الإيجابية التي يتم تداولها في الولايات المتحدة ، مما يجعل من الصعب معرفة أين سيكون الاختبار المجمع مفيدًا. سمح التأخير في طرح اختبار COVID-19 في البلاد للفيروس الذي يتسبب في انتشار المرض لأسابيع دون أن يتم اكتشافه. في ولاية ويسكونسن ، يقول بيتمان إن ما بين 10 إلى 30 في المائة من الاختبارات التي أجريت في مختبره جاءت إيجابية. ولكن مع تسطح المنحنيات وحتى سقوطها ، ترى المعامل في الولايات المتحدة ودول أخرى فرصة لإجراء اختبارات جماعية لضمان خلو الأشخاص من الفيروسات قبل عودتهم إلى المصانع أو المستشفيات أو أنظمة المدارس.

يقول بنجامين بينسكي ، المدير الطبي لمختبر علم الفيروسات الإكلينيكي بجامعة ستانفورد: "إذا كنت تجري الاختبار في مجموعة سكانية بدون أعراض نسبيًا ، فقد تكون طريقة لمراقبة ما إذا كانت الموجة الثانية قادمة ، والحفاظ على الموارد وزيادة السعة" يقول Pinsky ، الذي استخدم اختبارًا جماعيًا في وقت مبكر من تفشي المرض لتتبع انتقال COVID-19 المجتمعي في منطقة خليج سان فرانسيسكو ، إنه فكر مؤخرًا في استخدام هذا النهج مرة أخرى عندما بدأ بفحص القوى العاملة في جامعة ستانفورد للرعاية الصحية. لكنه قرر عدم إجراء ذلك لأن مختبره لديه حاليًا القدرة على التعامل مع 10 آلاف اختبار يجريها في الأسبوع.

قد تساعد العينات المُجمَّعة البلدان في التعامل مع العقود المستقبلية المحتملة الثلاثة التي تصورها علماء الأوبئة: تفشي الأوبئة الصغيرة المتكررة ؛ موجة ثانية أكبر من الإصابات والوفيات ؛ أو أزمة مستمرة. على سبيل المثال ، عقدت Ciesek شراكة مع Michael Schmidt من الصليب الأحمر الألماني لتوظيف الآلات عالية التقنية المخصصة عادةً لفحص التبرع بالدم لإجراء اختبار COVID-19 الجماعي على المرضى المقبولين في مستشفى جامعة فرانكفورت في ألمانيا. نتيجة لذلك ، يمكن فحص المرضى الذين يعانون من أمراض القلب أو غيرها من الأمراض والذين ربما تجنبوا دخول المستشفى خوفًا من الإصابة بالفيروس ووضعهم في وحدات غير مصابة بفيروس كورونا. يقول الباحثون إن القادة السياسيين يضغطون لتوسيع الفحص ليشمل جميع المستشفيات في ألمانيا مع إعادة فتح الاقتصاد.

يقول شميدت: "نحن نعلم أنه عندما تزداد الاتصالات بين الأشخاص ، يكون هناك خطر أكبر ، لأن الفيروس لم يختف". "لا يزال في ألمانيا. لا يزال في الولايات المتحدة. أعتقد أن هذا يخلق وضعا صعبا ، وأنت بحاجة إلى استراتيجية جيدة للتعامل معه ".

اقرأ المزيد عن تفشي فيروس كورونا من Scientific American هنا ، واقرأ التغطية من شبكتنا الدولية للمجلات هنا.

شعبية حسب الموضوع