Вот что на самом деле означают все эти ложные срабатывания и отрицательные значения.
Сотрудники и военнослужащие дома престарелых во Флориде собирают образцы для тестирования на COVID-19. Пфк. Орион Эттель/США Армия
Морин Ферран - адъюнкт-профессор биологии Рочестерского технологического института. Эта история изначально была опубликована в The Conversation.
Повсеместное тестирование на вирус SARS-CoV-2 важно как для замедления вируса, так и для получения информации о том, насколько он широко распространен в США. Но меньше внимания уделяется второму аспекту тестирования: точности.
Удивительно сложно определить, насколько точен тест на коронавирус, определить причину любых неточностей и понять, как неточности влияют на данные, которые чиновники общественного здравоохранения используют для принятия решений.
Используются два основных типа тестов. Во-первых, это тест полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией или ОТ-ПЦР. Это наиболее распространенный диагностический тест, используемый для выявления людей, инфицированных в настоящее время SARS-CoV-2. Он работает путем обнаружения вирусной РНК в клетках человека, которые чаще всего собирают из его носа.
Второй используемый тест называется серологическим тестом или тестом на антитела. Этот тест исследует кровь человека, чтобы определить, выработались ли у него антитела к коронавирусу. Если тест находит эти антитела, значит, человек был инфицирован и в ответ вырабатывал антитела.
Слышать, что некоторые тесты на коронавирус точны лишь на 70%, может быть тревожно. Я молекулярный биолог, изучаю вирусы, и многие спрашивают меня, что означает эта неточность и почему тесты не лучше.
Что делает медицинский тест точным?
Точность медицинского теста определяется путем измерения двух вещей: чувствительности и специфичности.
Чувствительный тест правильно идентифицирует людей с заболеванием. Чувствительность измеряет правильные положительные результаты.
Если тест чувствителен на 90 процентов, он правильно идентифицирует 90 процентов инфицированных людей, что называется истинно положительным результатом. Тем не менее, 10 процентов инфицированных и протестированных людей получат ложноотрицательный результат - у них есть вирус, а тест показал, что его нет.
Специальный тест точно выявит людей без заболевания. Специфичность измеряет правильные отрицательные значения.
Если тест специфичен на 90 процентов, он правильно идентифицирует 90 процентов незараженных людей, регистрируя истинный отрицательный результат. Тем не менее, 10 процентов людей, которые не инфицированы, дадут положительный результат на вирус и получат ложноположительный результат.
Повторяю: чувствительность измеряет положительную точность; специфичность измеряет отрицательную точность.
РВ-ПЦР отлично работает в идеальных условиях
тесты RT-PCR считаются золотым стандартом для обнаружения многих вирусов, и ряд компаний производят их.
Исследователи из Foundation for Innovative New Diagnostics, некоммерческого исследовательского центра в Женеве, Швейцария, протестировали пять тестов ОТ-ПЦР на COVID-19 и обнаружили, что все пять достигли 100-процентной чувствительности на положительных образцах и не менее 96-процентной специфичности. на отрицательных образцах в лабораторных условиях.
В реальном мире условия и процесс тестирования далеки от совершенства, и страдает точность. Исследователи до сих пор не знают, какова реальная частота ложноположительных результатов, но клиническая чувствительность тестов ОТ-ПЦР колеблется от 66 до 80 процентов. Это означает, что почти каждый третий зараженный человек, прошедший тестирование, получит ложноотрицательный результат.
Собрать хорошие образцы непросто
Большинство экспертов считают, что проблемы со сбором образцов являются основной причиной неточностей тестирования. Вероятность ложноотрицательных результатов связана с тем, что поставщики медицинских услуг не собирают образцы с достаточным количеством вируса для обнаружения тестами.
Это может произойти из-за того, что кто-то не вводит мазок в нос достаточно глубоко или не собирает достаточное количество образца. Ложноотрицательные результаты могут возникать, если человек проходит тестирование слишком рано или слишком поздно во время заражения и в его клетках не так много вируса. И, наконец, ошибки могут возникнуть, если образец слишком долго хранится перед тестированием, что приводит к разрушению вирусной РНК.
Относительно высокий риск ложноотрицательных результатов является причиной того, что врачи не полагаются только на тест, чтобы определить, есть ли у человека коронавирус. Если у человека проявляются классические симптомы COVID-19 и он находится в районе вспышки, врачи часто диагностируют у человека заболевание, несмотря на отрицательный тест.
Серологические тесты хороши, но должны быть исключительными
Хотя ОТ-ПЦР является золотым стандартом благодаря своей точности, низкая скорость и сложность сбора образцов являются слабыми сторонами. Напротив, тесты на наличие признаков вируса в крови, называемые серологическими тестами, могут дать результаты менее чем за час и требуют лишь простого укола пальца. Эти тесты ищут доказательства иммунного ответа на вирус, а не сам вирус, путем тестирования антител, которые борются с коронавирусом в крови человека.
Большинство тестов на антитела ищут доказательства наличия антител «первого ответчика» - IgM (иммуноглобулин-M), которые появляются примерно через неделю после заражения, а также долгоживущих антител IgG (иммуноглобулин-G), которые вырабатываются через две-четыре недели после заражения.
Недавно исследователи из Калифорнийского университета сравнили 10 серологических тестов. Чувствительность тестов в основном превышала 90 процентов, но специфичность важнее при проверке на наличие перенесенной инфекции. Хотя это не было доказано для SARS-CoV-2, антитела теоретически предполагают наличие иммунитета к коронавирусу. Тогда ложные срабатывания сообщат человеку, что он в безопасности, хотя на самом деле это не так.
Исследование еще не было рецензировано; однако авторы сообщают, что большинство наборов были специфичны на 95-99 процентов, а это означает, что уровень ложноположительных результатов будет менее 5 процентов. Хотя это кажется очень хорошей новостью, если инфекции SARS-CoV-2 встречаются редко среди населения, ложноположительный результат в 5 процентов может ограничить полезность теста. Если бы только 5 процентов населения были заражены коронавирусом, тест с 95-процентной специфичностью привел бы к 50-процентной вероятности ложноположительного результата.
Некоторые тесты имели клиническую специфичность более 98 процентов, и один из авторов документа UC назвал эти тесты «критическими для открытия общества». Но некоторые эксперты раскритиковали оптимистичный тон исследования. Если только у 5 процентов населения есть антитела, тест с 99-процентной специфичностью все равно дает 16-процентные ложноположительные результаты.
Проблемы со сроками, отсутствие регулирования
У пациента требуется от одной до двух недель, чтобы выработать антитела к вирусу, поэтому в крови может быть недостаточно антител для обнаружения серологическим тестом, если он проводится слишком рано после заражения. Это также означает, что эти тесты не должны быть основным тестом, используемым для диагностики текущей инфекции.
По данным Всемирной организации здравоохранения, текущие тесты на антитела могут перекрестно реагировать с другими коронавирусами человека, что приводит к ложноположительным результатам.
Еще одна потенциальная проблема заключается в том, что у бессимптомных людей и людей с легкими симптомами может вырабатываться меньше антител к вирусу, чем у более больных людей. Следовательно, серологический тест, который может точно определить антитела у тяжелобольных пациентов, может быть менее способен выявить пациентов с меньшим количеством антител в крови. Подобно тестам ОТ-ПЦР, это может привести к ложноотрицательным результатам.
Наконец, еще одна причина высокого уровня ложноположительных результатов заключается в том, что требования Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США были смягчены, чтобы обеспечить быструю разработку тестов на антитела. Теперь компаниям разрешено продавать тесты без предварительной оценки их данных FDA.
Ни ПЦР, ни серологические тесты не идеальны, но они намного лучше, чем ничего, и предоставляют невероятно ценную информацию медицинским работникам, экспертам в области общественного здравоохранения и людям, которые проходят тестирование.
Даже при нынешней неопределенности, в настоящее время наша главная проблема заключается не в точности тестов, а в том, что тестируется недостаточное количество людей.