È possibile un test dell'etilometro per il coronavirus?

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Punti chiave

• I ricercatori stanno esplorando un dispositivo simile a un etilometro per rilevare COVID-19.
• Il dispositivo è addestrato a distinguere una "firma COVID" basata su composti organici volatili (COV) nel respiro.
• Un test del respiro potrebbe avere un posto nello screening dei virus in futuro, potenzialmente in luoghi affollati.

L'unica cosa frustrante come aspettare di scoprire se sei risultato positivo al coronavirus, un processo che può richiedere giorni, potrebbe essere sopportare il test in primo luogo. Il test COVID-19 più comune prevede un lungo tampone inserito nella narice per raccogliere le secrezioni dalla parte posteriore del naso e della gola, non esattamente una sensazione piacevole. Ma i ricercatori stanno scoprendo metodi più semplici. Potrebbe essere come testare il respiro per il consumo di alcol.

"È l'idea che tu abbia il respiro COVID", dice a Verywell Makeda Robinson, MD, PhD, un collega di malattie infettive alla Stanford University. "È stato dimostrato in precedenza che i virus e le cellule infettate da virus possono emettere questi composti organici volatili o COV nel tuo respiro."

I ricercatori hanno sviluppato e condotto un piccolo studio iniziale su un dispositivo simile a un etilometro per rilevare rapidamente la presenza di SARS-CoV-2, il virus che causa COVID-19. I risultati sono stati recentemente pubblicati inACS Nano, una pubblicazione dell'American Chemical Society.

Come funziona

Il dispositivo ha un sensore costituito da nanomateriali legati a molecole sensibili ai COV. Quando i VOC del respiro interagiscono con il sensore, la resistenza elettrica cambia, creando uno schema. I ricercatori hanno utilizzato l'apprendimento automatico per addestrare il sensore a riconoscere le differenze chiave nel respiro espirato e identificare una possibile firma COVID-19 basata sui segnali di resistenza elettrica.

Per addestrare il sensore a riconoscere la possibile firma COVID-19, i ricercatori hanno arruolato tre gruppi: 49 pazienti con COVID-19 confermato, 58 individui sani e 33 pazienti con un'infezione polmonare non COVID. Ogni partecipante è entrato nel prototipo per alcuni secondi.Successivamente, i ricercatori dovevano determinare se la potenziale firma COVID del prototipo fosse accurata, quindi hanno testato il dispositivo su un numero inferiore dei 140 partecipanti.

È accurato?

Nel differenziare i casi di COVID-19 dal gruppo di controllo di individui sani, il dispositivo era accurato al 76%. Il sensore distingueva tra individui con COVID-19 e quelli con diagnosi di un diverso tipo di infezione polmonare con un'accuratezza del 95% e tra pazienti con COVID-19 guariti e malati con un'accuratezza dell'88%.

"È tutto esattamente sul lato sinistro della curva di sviluppo", dice a Verywell Farley Cleghorn, MD, MPH, epidemiologo e responsabile globale della salute presso Palladium. “È il primo rapporto. E sebbene mostri alcuni dati promettenti, anche gli stessi autori affermano che abbiamo bisogno di uno studio più ampio ".

Il test è stato meno accurato nel determinare tra l'infezione da COVID-19 e soggetti sani. Lo studio ha registrato una serie di falsi positivi, che possono portare a un aumento dell'uso dell'assistenza sanitaria e contribuire inutilmente al sovraccarico, dice Robinson. Ma i falsi positivi potrebbero essere meno preoccupanti delle persone scomparse che sono infette.

"Se qualcuno inconsapevolmente ha [COVID-19] e sale su un aereo o torna al lavoro, ora stai esponendo molte persone a questo", dice Robinson.

Che cosa significa per te

In futuro, potresti essere in grado di eseguire un test simile all'etilometro per COVID-19. Ma al momento, solo i metodi di prova concessi l'autorizzazione per l'uso di emergenza (EAU) dalla Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti sono in grado di offrire risultati.

Il test può aiutare a misurare il miglioramento

La Robinson afferma di essere particolarmente incuriosita dal fatto che il sensore sia stato in grado di differenziare, in una certa misura, tra i pazienti che erano malati di COVID-19 e quelli che erano guariti.

"Potrebbe forse dirci di più su come le persone stanno migliorando o meno nel tempo", dice. "Non è certo che possa farlo, ma penso che la possibilità ci sia."

Un limite della ricerca iniziale è che non tiene conto di molti fattori come l'età, il sesso, l'etnia, le comorbidità e persino il luogo in cui viene somministrato il test. "Questo è uno studio così piccolo che è stato eseguito a Wuhan, in Cina, quindi in una sorta di popolazione di pazienti più omogenea", dice Robinson. "Non sappiamo se il respiro COVID-19 di quella zona sarà simile ad altri".

Makeda Robinson, MD, PhD

Possiamo continuare ad evolverci. Questo test può effettivamente continuare a migliorare nel tempo.

Ma il sensore può essere addestrato per tenere conto di questi fattori. "Penso che sia davvero la promessa dell'apprendimento automatico", afferma Robinson. "Possiamo continuare a evolverci. Questo test può effettivamente continuare a migliorare nel tempo".

Una gradita alternativa ai tamponi

C'è ancora bisogno di metodi di test migliori per SARS-CoV-2, in particolare opzioni meno invasive del temuto tampone nasofaringeo.

"È molto spiacevole", dice a Verywell Rebecca Wurtz, MD, MPH, professore associato presso la School of Public Health dell'Università del Minnesota. "Se è davvero ottenuto correttamente, dovresti spingere il tampone fino in fondo nella parte posteriore e poi agitarlo cinque volte."

Wurtz dice di non aver visto nessuno studio su questo, ma sospetta un errore dell'utente nella raccolta, specialmente in alcuni siti di test drive-up in cui in realtà gestisci tu stesso il tampone. "Penso che molti tecnici di laboratorio, infermieri e altre persone che ottengono campioni anche in un ambiente controllato abbiano paura di spingere indietro quel tampone fino in fondo e di causare un tale disagio", dice.

La Food and Drug Administration (FDA) statunitense ha concesso l'autorizzazione per l'uso di emergenza (EAU) a 230 test COVID-19, inclusi 186 test molecolari, 40 anticorpi e 4 antigeni. Il test del respiro in fase di sviluppo non rientra in nessuna di queste categorie.

"C'è stata una sorta di seconda ondata", dice Robinson parlando di testare l'innovazione. "Abbiamo ottenuto più informazioni che diversi tipi di campioni possono effettivamente avere precisioni simili. E ora siamo passati a chiederci: "È questo il modo migliore e unico?" "

La raccolta dei campioni è solo metà della battaglia. Sebbene siano in corso nuovi e innovativi metodi di laboratorio, il gold standard per questa pandemia è stato il test della reazione a catena della polimerasi a trascrittasi inversa (RT-qPCR). La PCR è un processo complesso e dispendioso in termini di tempo che coinvolge sostanze chimiche e macchinari in un laboratorio, secondo la FDA. Prima di iniziare il test, i campioni devono essere spediti a un laboratorio appropriato dove spesso attendono in coda.

Cleghorn dice che i laboratori sono semplicemente sottoposti a backup. È andato in un sito di test COVID-19 gratuito circa un mese fa, dice a Verywell. Il tempo di risposta per i risultati in quel sito era di circa 10 giorni. In quel periodo, afferma che le persone potrebbero "perdere la finestra per fare tutte le giuste misure di controllo epidemiologico necessarie per quando qualcuno è positivo al coronavirus o è stato esposto".

I lunghi tempi di consegna dei risultati preoccupano gli esperti, soprattutto mentre i tassi di positività ai test sono ancora alti in molti luoghi negli Stati Uniti e con la stagione del raffreddore e dell'influenza che sta per iniziare. "Raccomandiamo che il tasso di positività per giurisdizione sia inferiore al 5%", spiega Cleghorn, citando il benchmark COVID-19 stabilito dall'Organizzazione mondiale della sanità a maggio. "Abbiamo circa 30 stati negli Stati Uniti che non l'hanno raggiunto . "

Queste statistiche, aggiunge Cleghorn, “hanno portato a un appetito molto maggiore per altri test. Ed è per questo che ci sono stati sforzi enormi e molto fertili per sviluppare test anticorpali, test antigeni, test non PCR, qualsiasi cosa che allevierà parte del carico che stiamo vivendo ".

Casi d'uso per test del respiro

Quindi saremo tutti testati per il "respiro COVID" mentre andiamo avanti nei nostri giorni nel prossimo futuro? "Il test stesso è molto simile a un etilometro per un alcol test", dice Robinson del prototipo menzionato nello studio. "E l'alcol o l'etanolo è un COV."

Con la sua facilità d'uso, un test del respiro potrebbe essere uno strumento utile per lo screening del punto di ingresso, aggiunge Robinson. In questo momento, molti luoghi come scuole, cliniche e uffici eseguono controlli della temperatura e chiedono alle persone informazioni sui sintomi. "Penso che ci sia una vera nicchia per un test diagnostico come questo perché richiede così poco personale aggiuntivo e il tempo di risposta è così veloce", dice. "Abbiamo visto con la riapertura delle scuole che ci sono molti colpi o meno."

Ipoteticamente, un etilometro potrebbe aiutare gli amministratori scolastici a selezionare gli studenti in modo più accurato ed efficiente. E un simile test potrebbe essere utilizzato anche nei cinema o in eventi sportivi. "La sensibilità e la specificità dovrebbero essere migliorate", afferma Wurtz, "ma la sensibilità e la specificità dei test che abbiamo in questo momento non sono troppo buone e il tempo e il ritardo sono significativi".

Il prototipo simile a un etilometro utilizza nanoparticelle d'oro sul suo sensore e, per Robinson, questo solleva alcune domande. "Quanto costano questi test?" lei dice. “Con che frequenza devono essere sostituiti questi sensori? Possiamo scalare un test come questo fino a un livello molto, molto alto? Ho una domanda sul fatto che questa sia o meno una soluzione sostenibile. "

Wurtz concorda sul fatto che è troppo presto per dire se prenderemo gli etilometro COVID-19 prima di andare a scuola, al lavoro o a un concerto. "Non mi entusiasmo troppo per queste cose", dice. "Ma come area di esplorazione, penso che sia promettente."