Специалист лаборатории объяснила, почему ПЦР-тесты на коронавирус могут выдавать ошибку
Известно, что результаты ПЦР-теста на коронавирус могут быть как ложноположительными, так и ложноотрицательными. Заведующая лабораторией молекулярной диагностики «Инвитро» в Москве Наталья Гасилова объяснила «Доктору Питеру», какие причины могут повлиять на результат в процессе тестирования.
2 декабря 202065
Ранее в Роспотребнадзоре озвучивали правила, которые необходимо соблюдать пациентам перед тестированием. К примеру, за несколько часов до взятия мазка не рекомендуется есть и пить, пользоваться спреями для горла и носа, а также чистить зубы и красить губы. Всё это, по словам специалистов, может повлиять на правильность результата. Заведующая московской лабораторией молекулярной диагностики «Инвитро» Наталья Гасилова назвала «Доктору Питеру» еще несколько причин, которые могут приводить к выдаче ложных результатов ПЦР-теста.
— Прежде всего, надо определиться с понятиями, — говорит Наталья Гасилова. — Ложноположительный результат — это когда пациент не инфицирован коронавирусом, но лаборатория выдала положительный результат теста на SARS-CoV-2 методом ПЦР. Ложноотрицательный — когда человек на самом деле инфицирован, но лаборатория выдает «-».
Как получают ложноположительные результаты?
Основная причина — так называемая кросс-контаминация, перекрестное загрязнение одного образца содержимым другого. Это может произойти на любом этапе тестирования — взятии мазка, транспортировки или уже в лаборатории.
— Как правило, источником кросс-контаминации служат образцы с большим содержанием РНК вируса в пробе. Тогда для загрязнения достаточно попадания капель или даже аэрозоля с этого образца, — говорит Наталья Гасилова. — Это может произойти в месте взятия мазка, при маркировке образца или пробирки, если медперсонал не меняет грязные перчатки. Есть также требование — оставлять зонд, которым берется биоматериал, в пробирке. Его полагается отламывать или отрезать ножницами. При выполнении этой операции тоже есть риск испачкать перчатки, поэтому их надо каждый раз менять.
По словам специалиста, загрязнение «чистого» образца может случиться и при транспортировке анализов.
— Например, если крышка пробы не плотно закрыта, биоматериал может «подтекать». В итоге пробирка снаружи будет контаминирована и, если потом пробирки ставятся в один штатив и перчатки не меняются, частицы вируса могут «переноситься» в другой образец. Еще такое бывает, когда в пробирке оставляются достаточно крупные зонды. В этом случае крышка микропробирки закрывается с усилием, может периодически приоткрываться, а вытекающие капельки биоматериала опять же попадают на стенку пробирки снаружи, — поясняет медик.
В лаборатории, кроме регулярной смены перчаток, важно аккуратно открывать пробирки — так, чтобы микроаэрозоль из одной пробирки не попал в другую.
— У каждой лаборатории есть алгоритм борьбы с кросс-контаминацией, по каким признакам ее определить и что делать. Самое сложное — контаминация продуктами амплификации или ампликонами (размножение фрагментов нуклеиновых кислот в исследовании ПЦР — Прим. ред.). По сути, это аварийная ситуация, которая требует проведения срочных мер в лаборатории. В этом исследовании ее риск минимален, поскольку пробирка после амплификации не открывается, и ампликоны во внешнюю среду не попадают.
Возможные причины ложноотрицательных результатов
По словам Натальи Гасиловой, здесь основная причина кроется в чувствительности тест-системы, которая применяется в конкретной лаборатории.
— Сейчас большинство производителей выпускают наборы с чувствительностью 1000 копий РНК вируса на 1 миллилитр (1х10*3). Она позволяет выявлять вирус как у бессимптомных и контактных в начале развития инфекции, так и в конце заболевания — уже на этапе выздоровления. Но если в образце количество вируса будет меньше порога чувствительности, то лаборатория выдаст ложноотрицательный результат, — поясняет эксперт.
Еще на результат влияет корректность взятия биоматериала со слизистой оболочки носо- и ротоглотки: к примеру, мазок взяли только из зева, а надо еще и из носа. Повлияет на него также малая вирусная нагрузка в биоматериале — когда тест выполняется в самом начале болезни или, наоборот, практически при выздоровлении, когда вирус уже уходит из организма.
Ложноотрицательный результат можно получить при нарушении рекомендованного срока хранения взятого образца — со временем вирус начинает разрушаться, а его РНК «деградирует». Кстати, согласно 9-й версии временных рекомендаций Минздрава по профилактике и лечению COVID-19, мазок должен храниться до исследования не более 5 дней при температуре от +2° до +8°C или дольше при -20°С или -70°С — Прим. ред.). В то же время, по последним требованиям Роспотребнадзора, срок выполнения теста на выявление РНК SARS-CoV-2 не должен превышать 48 часов с момента взятия мазка.
Общая причина, объясняющая как ложноположительные, так и ложноотрицательные результаты может скрываться в ненадежной системе идентификации образцов.
— Такое возникает, например, когда результаты выдаются в ручном формате, а не поступают в информационную лабораторную систему с приборов автоматически, — объясняет специалист лаборатории. — Это может приводить к нарушениям на постаналитическом этапе исследования, когда пациенту просто выдается чужой результат.
МОСКВА, 6 дек — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Недавняя публикация ученых из Сеченовского университета о том, что почти половина анализов на возбудителя COVID-19 не дают реальной картины, вызвала множество вопросов. Насколько точны ПЦР-тесты и нужны ли они для диагноза? РИА Новости разбирается в ПЦР-диагностике и почему в нее закрадываются ошибки.
Как выявляют вирус в организме
«Тяжело заболел наш сотрудник. Поднялась высокая температура, положили в больницу. Все признаки COVID-19, — рассказывает Алексей Чемерис, доктор биологических наук, профессор, сотрудник Института биохимии и генетики Уфимского ФИЦ РАН. — А ПЦР-анализ, который ему сделали в специальном медицинском центре наши коллеги-профессионалы, как только он почувствовал недомогание, — отрицательный. Видимо, в тот момент у больного было мало вирусных частиц в организме — за пределами чувствительности теста».
Ученые называют такие результаты ложнонегативными — инфекция проявляется внешне, а тест на возбудителя — «чистый». Тут дело и в самом методе, и в его массовом применении.
Когда медсестра берет мазок из ротоглотки и носоглотки, на кончике зонда остается немного влаги, а в ней — клетки эпителия. Зонд опускают в пластиковую пробирку с раствором (эппендорф) и кончик отламывают, чтобы закрыть емкость. В лаборатории ее помещают в центрифугу, проводят ряд манипуляций для выделения из клеток фрагментов вирусного генома. В случае с COVID-19 — это РНК коронавируса SARS-CoV-2.
В образовавшийся раствор добавляют праймеры — искусственные участки генома коронавируса, именно они опознают SARS-CoV-2, и один из них служит затравкой для синтеза цепочки ДНК под действием определенного фермента на основе механизма обратной транскрипции. Фактически получается ДНК-копия участка коронавируса, которую уже можно размножать. Для этого запускают ПЦР — полимеразную цепную реакцию. За несколько десятков циклов она увеличивает число копий ДНК, а специальный флуоресцентный краситель подсвечивает их в пробирке, сигнализируя о вирусе. Если в биоматериале нет вирусных частиц, ампликонов (продуктов ПЦР) не будет вовсе, результат — отрицательный. Если вируса очень мало, итоговое количество ампликонов по завершении ПЦР окажется за пределами чувствительности прибора и результат — ложноотрицательным.
Тонкости метода
В ПЦР-диагностике много нюансов, объясняет Алексей Чемерис. В лаборатории для научных целей выявляют даже единичные копии вирусного генома в образце, при массовом применении чувствительность обычно на порядки ниже.
«Из-за случайных мутаций генома праймеры могут не сработать, если однонуклеотидные замены или даже более значительные изменения генома вируса пришлись как раз на эти участки. Вероятность невысока, но она есть», — отмечает ученый.
Возможны сбои при ручных операциях, которых не так много. Одна из них — извлечение вирусной РНК из образца. Автоматический экстрактор нуклеиновых кислот стоит довольно дорого, поэтому обычно эту процедуру доверяют лаборанту. Редко, но ложноположительные результаты случаются, в том числе из-за особенностей ПЦР или загрязнения образца.
Чаще всего, однако, проблемы возникают до того, как пробирка попала в лабораторию. Вот что пишут авторы статьи в журнале «Вестник Росздравнадзора»: «В настоящее время имеются неопровержимые доказательства того, что преаналитическая фаза является основным источником ошибок в лабораторных исследованиях, когда они используются для диагностических или исследовательских целей». Они публикуют целый список нарушений, ведущих к ложноотрицательным результатам.
Ключевой этап — подготовка к исследованию. «За три часа до анализа нельзя есть, пить, курить и полоскать рот. Дело в том, что коронавирус поражает клетки слизистой оболочки дыхательных путей. Проникая в них, он начинает размножаться, накапливается на их поверхности. Но есть еще и эпителиальные клетки, которые часто обновляются. Вместе с водой, едой и избытком слюны при курении и жевании жвачки эпителиальные клетки попадают в пищевод. В результате вероятность обнаружить вирус в мазке падает практически до нуля», — комментирует Тамара Силкина, врач клинической лабораторной диагностики, директор по лабораторным технологиям «Гемотеста».
Не менее важна процедура взятия биоматериала. Если неверно выбрать точку для мазка, например, из-за кашля или рвотного рефлекса, на зонд может не попасть достаточное количество клеток. На результат также влияют нарушения технологии хранения, транспортировки образцов.
«Цена ошибки очень высока — процент выявляемости коронавирусной инфекции снизится, а скорость ее распространения вырастет. Люди, получившие ложноотрицательные результаты, будут чувствовать себя спокойно, выходить в общественные места и контактировать с окружающими», — уточняет представитель «Гемотеста».
Ключевой этап — подготовка к исследованию. «За три часа до анализа нельзя есть, пить, курить и полоскать рот. Дело в том, что коронавирус поражает клетки слизистой оболочки дыхательных путей. Проникая в них, он начинает размножаться, накапливается на их поверхности. Но есть еще и эпителиальные клетки, которые часто обновляются. Вместе с водой, едой и избытком слюны при курении и жевании жвачки эпителиальные клетки попадают в пищевод. В результате вероятность обнаружить вирус в мазке падает практически до нуля», — комментирует Тамара Силкина, врач клинической лабораторной диагностики, директор по лабораторным технологиям «Гемотеста».
Не менее важна процедура взятия биоматериала. Если неверно выбрать точку для мазка, например, из-за кашля или рвотного рефлекса, на зонд может не попасть достаточное количество клеток. На результат также влияют нарушения технологии хранения, транспортировки образцов.
«Цена ошибки очень высока — процент выявляемости коронавирусной инфекции снизится, а скорость ее распространения вырастет. Люди, получившие ложноотрицательные результаты, будут чувствовать себя спокойно, выходить в общественные места и контактировать с окружающими», — уточняет представитель «Гемотеста».
О точности диагностики
В России одобрены к использованию десятки тест-систем для выявления коронавируса. Ключевые характеристики — диагностические специфичность (точность) и чувствительность. Первый параметр показывает способность набора определить конкретный вирус. Второй — возможность обнаружить его части, даже если в биоматериале их очень мало. «Чем эти параметры ближе к ста процентам, тем лучше», — подчеркивает Тамара Силкина.
«Порог чувствительности — общий как для российских, так и для зарубежных тестов: 10³ на миллилитр. То есть должно быть не менее тысячи вирусных геном-эквивалентов на миллилитр образца. «ДНК-технология» заявила о чувствительности 10¹ — десять вирусных единиц на миллилитр. Другой важный показатель — воспроизводимость, то есть возможность получить одинаковый результат в разных условиях. Нужно учитывать и сходимость — отсутствие существенных различий между измерениями, выполненными в одинаковых условиях», — добавляет медик.
Метод ПЦР с обратной транскрипцией хорошо отработан и практически полностью автоматизирован. С момента попадания в лабораторию анализ занимает четыре-шесть часов. В мире эти тесты буквально поставили на поток. Только в Москве, по официальным данным, сделали 12 миллионов анализов.
Поскольку этот метод прямо выявляет возбудителя в организме, его относят к доказательной медицине и рекомендуют учитывать в клинической практике. Однако анализ больших данных говорит, что при массовом использовании ПЦР-тесты часто промахиваются.
Ложнонегативные результаты получаются в 20-66 процентах случаев. Такие данные из литературы приводят исследователи из Сеченовского университета. Вместе с зарубежными коллегами они изучили записи пациентов, госпитализированных в университетскую клинику в апреле — мае. Из 3480 человек, чьи ПЦР-тесты были доступны, примерно половина оказались чистыми. В то же время клиническая картина и КТ легких указывали на коронавирусную инфекцию. Авторы допускают, что в реальной клинической практике ПЦР-анализ не столь и критичен.
«Этиологическая диагностика, которая выявляет причину заболевания, нужна априори, — не соглашается Айрат Мавзютов, заведующий кафедрой фундаментальной и прикладной микробиологии, профессор кафедры лабораторной диагностики Башкирского государственного медицинского университета, руководитель Исследовательского центра «Лаборатория». — При вирусных инфекциях других, сравнимых по чувствительности и специфичности (точности), методов, кроме ПЦР-тестирования, нет».
Важно понимать, объясняет профессор Мавзютов, что клинический диагноз опирается на субъективные данные — анамнез (опрос) и осмотр пациента. На их основании невозможно установить вирусную природу заболевания и тем более какой именно возбудитель его вызвал. Для этого проводятся лабораторные исследования. Получаемые при этом данные, продолжает ученый, намного объективнее, поскольку большинство современных методов лабораторных исследований автоматизировано. Соответственно, на результаты не повлияют случайные факторы: уровень подготовки специалистов, их настроение, «погода в доме» и так далее.
«Диагноз COVID-19 можно поставить, только когда в материале от больного обнаружили РНК вируса SARS CoV-2 методом ПЦР или же антигены этого вируса иммунохимическими методами. Не выявив следов вируса в организме, нельзя говорить о «ковидной» природе заболевания или летального исхода», — утверждает Айрат Мавзютов.
Он обращает внимание на еще один аспект. ПЦР-тест не отличает РНК вируса, способного к репродукции, то есть размножению, от обломков «нежизнеспособных» вирусных частиц. Он лишь позволяет понять, присутствует или нет РНК коронавируса в клетках.
«Пока инфицированные клетки не заменятся на новые, а на это уходит от двух до четырех недель, не исключены положительные результаты. При этом вирус может быть уже «мертвым», человек здоров и никому не опасен», — отмечает профессор. Для уточнения учитываются данные целого ряда дополнительных исследований, позволяющих на лабораторном уровне оценивать остроту воспалительного процесса или образование антител на стадии его завершения.
Альтернатива ПЦР-диагностике
В любом случае нужно повышать чувствительность тест-систем на основе ПЦР, заключает Алексей Чемерис, а для этого нужны другие подходы. «Надо сделать так, чтобы ложнонегативных результатов было меньше, практически исключить их», — считает он.
В обзоре, подготовленном вместе с коллегами, профессор Чемерис рассматривает преимущества и недостатки ПЦР-диагностики и других методов амплификации — копировании РНК бетакоронавирусов, к которым относится SARS-CoV-2. Теоретически весьма перспективен метод петлевой амплификации — LAMP, где используют сразу шесть или восемь праймеров.
«С одной стороны, повышается специфичность: только когда все праймеры отожгутся (сработают, распознав РНК коронавируса. — Прим. ред.), начнется амплификация, с другой — вирус мутирует и шансы, что реакция не пойдет, увеличиваются, поскольку какие бы участки генома ни выбрать, все равно вероятность мутаций больше в восьми участках, чем в двух или трех (при использовании гибридизационного зонда), достаточных для ПЦР», — объясняет исследователь.
Во время предшествующей эпидемии SARS возбудителя выявляли с помощью реакции NASBA (амплификации на основе секвенирования нуклеиновых кислот) и RCA (репликации по типу катящегося кольца). Геномный редактор CRISPR-Cas также пробуют применять для идентификации РНК нового коронавируса. Есть работы по полногеномному секвенированию любого генетического материала, находящегося в биоматериале. Метод очень чувствительный, но дорогой и долгий — занимает 20 часов. Так что в ближайшее время ПЦР с обратной транскрипцией останется самым массовым способом обнаружения коронавируса в организме.
Существует ли различие между частотой ложноотрицательных результатов теста у асимптомных пациентов (более низкая вирусная нагрузка) по сравнению с симптомными пациентами (более высокая вирусная нагрузка)?
Вероятнее всего большее число ложноотрицательных результатов отмечается у асимптомных пациентов с коронавирусной инфекцией. Однако на данный момент не было выполнено крупных исследований, оценивших различия между группами (в том числе, необходимо проанализировать сероконверсию и провести тесты ПЦР).
- Следует отметить, что бессимптомные пациенты могут выделять вирус в высоких титрах В настоящее время серологические лонгитюдные исследования находятся в процессе.
Исследования, выполненные в домах престарелых и круизных лайнерах показали, что значительное количество пациентов имели вирус, культивируемый за 6 дней до появления симптомов.
Позволяют ли доступные в настоящее время тесты различать SARS-CoV-2 и другие коронавирусы, которые могут быть похожими? Как это повлияет на точность и надежность теста?
- Доступные мультипанели тестов ПЦР на респираторные вирусы не определяют SARS-CoV-2. В настоящее время многие компании работают над тем, чтобы включить тест на новый коронавирус в уже имеющиеся панели тестов.
- Тест на ПЦР SARS-CoV-2 не позволяет определить наличие других коронавирусов (HCoV-OC43, HCoV-229E, HCoV-NL63 и HCoV-HKU1) или MERS-CoV.
- Нельзя сравнивать доступные в настоящее время тесты на коронавирус ввиду их различной чувствительности и специфичности. Более того, даже если тест имеет специфичность от 96% до 98%, если вероятность претеста COVID-19 составляет <5%, более вероятно, что результат будет ложноположительным, чем истинно положительным — и это одна из ключевых причин почему массовое серологическое тестирование не рекомендуется.
- Причинами ложноположительных результатов являются перекрестная реактивность с другими коронавирусами, образование антител из-за других механизмов или низкая точность теста.
Источник: Eugenia Yun. COVID Testing FAQ, From Reinfection to Persistent Positives. Medscape. June 10, 2020.
- ИНВИТРО
- О компании
- Пресс-релизы
- Врач-инфекционист…
Врач-инфекционист рассказал о достоверности экспресс-тестов
Назад к списку
В последнее время вырос спрос на экспресс-тестирование на антиген коронавируса SARS-CoV-2.
Насколько точны результаты этих тестов? На что обратить внимание при использовании? В каких случаях нужна проверка результатов с помощью ПЦР-тестирования? – на эти и другие вопросы ответил Андрей Поздняков, врач-инфекционист, к.м.н., главный врач клинико-диагностической лаборатории ООО «Инвитро-Сибирь».
Последнее время резко возрос спрос на экспресс-тесты. Можно ли сказать, что они стали точнее с начала пандемии?
Сегодня на рынке представлено несколько видов экспресс-тестов на антиген к коронавирусу. Более дорогие тесты действуют по принципу иммунохромотографии и, как правило, имеют более высокую чувствительность, то есть с большей долей вероятности обнаружат вирус при его низкой концентрации в пробе. Разумеется, по сравнению с тем, какими были экспресс-тесты в момент своего появления, они стали более точными. Их заявленная эффективность в среднем составляет 70-80%, в зависимости от тест-системы.
Известно, что экспресс-тесты отстают в точности от лабораторных. В чем тогда их преимущество?
Преимущество экспресс-тестов заключается в возможности получить результат здесь и сейчас. Тем не менее, существует проблема отрицательной предсказательной ценности. Если мы видим клиническую симптоматику, похожую на коронавирус и получаем отрицательный результат, то существует вероятность, что он может быть недостоверен. Вместе с тем, положительному результату в таком случае можно доверять. Дело в том, что у экспресс-теста нижняя граница чувствительности гораздо выше, чем у ПЦР-теста, то есть при малой концентрации вируса в пробе антигенный тест её просто не заметит из-за довольно низкой чувствительности. В этом отношении ПЦР-тест гораздо более точен. Кроме того, результат экспресс-теста не является документальным подтверждением отсутствия заболевания.
Как правильно пользоваться экспресс-тестами? Когда лучше дополнительно сдать ПЦР-тест, а в каких случаях экспресс-теста будет достаточно?
Если после контакта с коронавирусом прошло уже больше недели и симптомов нет, тогда скорее всего отрицательному результату теста на антиген можно верить.
Не имеет смысла покупать несколько экспресс-тестов, чтобы перепроверить результат, как раз из-за низкого уровня чувствительности этих тестов. Лучше купить один тест, но внимательно изучить инструкцию, понять, как правильно брать биоматериал и что является биоматериалом для конкретного купленного экспресс-теста. Неверное взятый мазок или неправильно собранная слюна могут дать ложноотрицательный результат.
Если у человека есть симптомы COVID-19, был контакт с инфицированным, если он не вакцинирован или входит в группу риска тяжелого течения заболевания, но при этом получает отрицательный результат экспресс-теста, то лучше дополнительно сдать ПЦР-тест. Иначе человек может не знать о текущем заболевании COVID-19 и не получить помощь вовремя.
С точки зрения снижения нагрузки на лаборатории, экспресс-тесты полезны?
Если мы говорим о необходимости быстрого и массового тестирования группы людей, вынужденно находящихся в тесном контакте продолжительное время, то экспресс-тесты будут более разумны, чем лабораторный ПЦР-тест, потому что сделать это проще и быстрее.
Почему здоровый человек получает ложноположительный ПЦР-тест
Сегодня ПЦР-тест на коронавирус нужно сдать, чтобы и на работу выйти, и на отдых съездить. Но иногда бывают ошибки — здорового человека называют зараженным. Почему приходит положительный результат и что делать рассказал доктор медицинских наук Антон Ершов.
ПЦР-тест на COVID делают, беря пробы в носу или ротоглотке. Как объяснил эксперт, после болезни там могут сохраняться фрагменты погибшего вируса. При лабораторном исследовании не устанавливается живой вирус или уже мертвый. Важно его нахождение.
Такая ситуация возможна, потому что у людей различается скорость обновления клеток слизистых носоглотки и ротоглотки. У переболевших РНК вируса может сохраняться до нескольких неделей, передает Life.ru. Также вирусные клетки могут быть обнаружены у здорового человека после контакта с зараженным, хотя сам коронавурис еще в организме не закрепилася.
По этой причине эксперт советует перед сдачей теста на COVID хорошо очистить и промыть слизистую.
Считать тест ложноположительным, по мнению врача, можно если отсутствуют симптомы болезни и следующие два ПЦР-теста показали отрицательный результат всего через несколько дней. Но чаще всего тесты бывают не ложноположительными, а ложноотрицательными.
Ранее телеканал «Санкт-Петербург» сообщал, что врачи опровергли популярные мифы о вакцинации против COVID.
Фото: pixabay.com