Пандемия коронавирусной инфекции 2019 года (COVID-19) продолжает оказывать свое влияние на весь мир. Знания о диагностических тестах на SARS-CoV-2 по-прежнему расширяются, и крайне важным является понимание смысла этих тестов и правильная интерпретация их данных. Этот материал объясняет, как интерпретировать два типа диагностических тестов, обычно используемых для диагностики инфекции, вызванной SARS-CoV-2 — ПЦР с обратной транскрипцией и ИФА для определения IgG и IgM — и как их результаты могут изменяться с течением времени.

Рисунок 1. Временные интервалы проведения тестов и показатели выявления вируса взяты из нескольких опубликованных исследований 

Определение вирусной РНК методом обратной транскрипции

На сегодняшний день наиболее часто используемый и достоверный тест для диагностики COVID-19 — это ПЦР с обратной транскрипцией. В качестве материала для исследования чаще всего используют мазок из носоглотки или реже другие образцы из верхних дыхательных путей, например, мазок из ротоглотки или слюну. Производители используют разные целевые гены в структуре РНК, но большинство тестов определяет наличие таких генов, как env, spike (S), ORF1, ген нуклеокапсида (N) и ген РНК-зависимой РНК полимеразы (RdRp). По данным сравнительного исследования, тесты сопоставимо чувствительны к различным индивидуальным генам; исключение составляет зонд RdRp-SARSr, который обладает меньшей чувствительностью (вероятно, из-за несоответствия нуклеотидов в обратном праймере).

У большинства людей с симптомами коронавирусной инфекции нагрузка вирусной РНК в мазке из носоглотки определяется по порогу числа циклов (cycle treshold, Ct), выявляется со дня появления симптомов и становится максимальной в течение первой недели. Ct — это количество циклов репликации, необходимое для формирования флюоресцентного сигнала. При этом наименьший показатель Ct соответствует наибольшей нагрузке вирусной РНК. Показатель Ct менее, чем 40, клинически соответствует положительной ПЦР. Этот уровень начинает снижаться к третьей неделе заболевания и вскоре становится неопределяемым. Показатель Ct у госпитализированных пациентов с тяжелыми случаями инфекции ниже такового при легко протекающих формах; в тяжелых случаях положительная ПЦР может отмечаться более трех недель с момента начала заболевания, тогда как большинство легких случаев в это время будут показывать негативный результат. Как бы то ни было, положительная ПЦР отражает только присутствие вирусной РНК и не обязательно показывает наличие жизнеспособных вирусов.

В некоторых случаях вирусная РНК определяется методом ПЦР с обратной транскрипцией даже через шесть недель после первого позитивного теста. В нескольких случаях тест был положителен после двух последовательных негативных тестов ПЦР, проведенных с разницей в 24 часа. Неясно, было это обусловлено ошибкой в исследовании, реинфекцией или реактивацией. В исследовании девяти пациентов попытки изолировать вирус в культуре после восьмого дня с момента начала заболевания не увенчались успехом, что объясняется снижением инфекционных свойств вируса после первой недели. Отчасти поэтому «стратегия, основанная на симптомах» Центра по контролю и профилактике заболеваний показывает, что «медицинские работники могут приступить к работе, если как минимум три дня (72 часа) прошло с момента выздоровления: отсутствие лихорадки без применения антипиретиков и снижение респираторных симптомов (кашель, затруднение дыхания); и как минимум 10 дней прошло с того момента, как симптомы впервые появились».

Временная шкала изменения результатов ПЦР изменяется, если в качестве образцов используют не мазок из носоглотки. «Позитивность» ПЦР снижается медленнее в мокроте и может быть выявлена даже после того, как мазки из носоглотки уже отрицательны. В одном исследовании ПЦР была позитивна в образцах кала у 55 из 96 инфицированных пациентов (57 %) и оставалась позитивной после получения отрицательного результата в мазке из носоглотки с медианой 4–11 дней. При этом обнаружение позитивной ПЦР в кале не коррелировало с клинической тяжестью процесса. По оценкам Wolfel с соавт. длительность выявления положительной ПЦР в мокроте и кале одинакова.

В исследовании 205 пациентов с подтвержденной коронавирусной инфекцией вирусная нагрузка, выявленная ПЦР с обратной транскрипцией, была высокой в образцах, полученных методом бронхоальвеолярного лаважа (93 %), в мокроте (72 %), назофарингеальных мазках (63 %) и глоточных мазках (32 %). Ложноотрицательные результаты в основном появлялись при несоблюдении временного интервала забора образцов и нарушении техники забора, особенно в случае мазков из носоглотки. Специфичность большинства тестов ПЦР с обратной транскрипцией составляет 100 %, потому что дизайн праймеров высоко специфичен к геномной последовательности SARS-CoV-2. Случайные ложнопозитивные результаты могут появляться вследствие технических ошибок или контаминации образца.

Выявление антител к SARS-CoV-2

Инфицирование коронавирусом также может быть определено непрямым способом — путем исследования иммунного ответа пациента. Серологический диагноз особенно важен для пациентов с легкими или среднетяжелыми формами, которые могут начать наблюдаться поздно, по прошествии первых двух недель от начала заболевания. Серологический диагноз также становится важным инструментом для понимания степени распространения COVID-19 в популяции и выявления лиц, иммунизированных и «защищенных» от заражения.

Наиболее чувствительным и ранним серологическим маркером является общий уровень антител. Уровни IgM и IgG начинают нарастать со второй недели с момента появления симптомов; ИФА для их определения обычно становится положительным раньше, на четвертый день после появления симптомов, достигая максимального уровня на 2–3 недели заболевания.

Как было показано на 23 пациентах в исследовании To и соавт. и 85 пациентах в исследовании Xiang с соавт., сероконверсия IgM и IgG появляется у всех пациентов между третьей и четвертой неделями заболевания. К этому времени уровень IgM начинает снижаться, достигает наименьшего значения к 5 неделе и полностью исчезает к седьмой неделе, тогда как IgG выявляется позже седьмой недели. В исследовании 140 пациентов, чувствительность комбинации методов ПЦР и ИФА в отношении антигена нуклеокапсида (NC) составила 98,6 % в сравнении с таковой в 51,9 % у одной ПЦР. В течение первых 5,5 дней количественная ПЦР имеет более высокий рейтинг выявления положительных случаев, чем ИФА, затем этот показатель меняется.

ИФА для определения IgM и IgG имеет более чем 95 % специфичность для диагностики COVID-19. Первоначальная ПЦР, исследование парных сывороток и второе исследование через две недели могут повысить точность диагностики. Как правило, большинство антител продуцируются против наиболее интенсивно вырабатываемого протеина вируса — нуклеокапсида. Поэтому тесты, которые выявляют антитела к нуклеокапсиду, должны быть более чувствительными. С другой стороны, белок RBD-S — это белок прикрепления из организма хозяина, и исследование антител к нему должно быть более специфичным. Исследование одного или обоих антигенов для выявления IgG и IgM должно повысить общую чувствительность. Антитела могут, однако, показывать перекрестную реактивность в отношении SARS-CoV-2 и других коронавирусов.

Экспресс-тесты для детекции антител широко разрабатываются и продаются, имея при этом разный уровень качества. Многие производители не раскрывают природу используемых антигенов. Эти тесты редко показывают результат в качественном отношении; как правило, ими можно выявить только присутствие или отсутствие антител против SARS-CoV-2. Наличие нейтрализующих антител может показать только реакция нейтрализации, но высокие титры IgG в ИФА могут позитивно коррелировать с уровнем нейтрализующих антител. Длительность существование и функционирования нейтрализующих антител остается неизвестной.

Выводы

С использованием доступных доказательств была выработана клинически применимая временная шкала диагностических маркеров для детекции COVID-19. Большинство доступных сведений актуальны для взрослых не иммунокомпрометированных лиц. Время обнаружения положительной ПЦР и сероконверсии может изменяться у детей и некоторых групп взрослых, включая большое число бессимптомных пациентов, диагностика коронавирусной инфекции у которых требует активного вмешательства. Остается много вопросов, например, как долго сохраняется иммунитет у перенесших COVID-19 лиц с симптомами и без таковых.