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O teste difundido podia ajudar a parar a propagação de COVID-19

O mundo está agora nos apertos de uma pandemia histórica. O número de mortes do coronavirus novo escalou mais de 117.000 nos Estados Unidos e 448.000 a em todo o mundo. Os casos totais da doença, chamados COVID-19, subiram após 2 milhões nos E.U. e 8,3 milhões global. Os debates raging agora sobre se os estados de E.U. começaram a se mover demasiado rapidamente para reabrir restaurantes, lojas, barbeiros, e a miríade outros motores da vida e do comércio após semanas do lockdown.

Mas há uma área de acordo difundido, diz Robert Tjian, um investigador do Howard Hughes Medical Institute no University of California, Berkeley: o trajecto seguro fora da pandemia exige quantidades enormes de teste. Na introdução do 1º de maio de 2020 do RNA do jornal, Tjian, o co-autor Meagan Esbin do estudo, e seus colegas reviram avanços recentes em técnicas de teste COVID-19 e destacaram as barreiras que enfrentam teste difundido. Para seguir a propagação do micróbio patogénico e parar a corrente da transmissão, é crucial testar para SARS-CoV-2 o vírus próprio e para a evidência que os povos têm sido contaminados previamente, Tjian explica.

Os países que quashed até agora com sucesso suas manifestações, tais como Nova Zelândia, Taiwan, Coreia do Sul, e Islândia, fizeram o melhor trabalho de identificar casos. Ao contrário, “os Estados Unidos fizeram bastante deficientemente,” diz Lawrence Gostin, professor de medicina e perito da saúde pública na universidade de Georgetown.

Esse failing não é na falta do esforço na comunidade científica. As contagens dos pesquisadores em torno do país deixaram cair o que estavam fazendo para abordar o desafio nos E.U., Tjian diz. De facto, adiciona, em compilar muitos estudos descritos no papel do seu grupo, ele “foi surpreendido em como rapidamente tão muitos laboratórios converteram ao trabalho em COVID-19.”

Estes laboratórios planejaram aproximações novas inovativas para testar, assim como para superar os gargalos que impediram de esforços do teste cedo na pandemia. Alguns laboratórios, como em Berkeley, estabeleceram suas próprias operações de teste rápidas para servir as comunidades locais, publicando rapidamente seus métodos “de modo que todos não tivesse que reinventar a roda,” dizem Tjian. Estes e muitos outros esforços estão ajudando a responder a algumas das perguntas básicas sobre a luta da pandemia.

Por que é testar tão importante?

SARS-CoV-2 é um vírus especialmente pernicioso. É altamente contagioso e relativamente letal, com uma taxa de mortalidade que seja ainda incerta mas mais altamente do que isso da gripe - 10 vezes ou mais altos, alguns dados sugerem. Mas a característica a mais wiliest do vírus é que pode ser espalhada pelos povos que sabem nem sequer que estão contaminados. Ao contrário, as vítimas do vírus original do SARS em 2003 não estavam contagiosos até que os sintomas severos golpeados, fazendo o fácil isolar aqueles povos e cortar a corrente da transmissão.

Nos Estados Unidos, o número de casos confirmados do coronavirus ultrapassou dois milhões. Densidade do caso mostrada no vermelho. Painel completo da vista com registro do caso pelo país. Crédito: Universidade Johns Hopkins

Que os povos podem ter COVID-19 sem sintomas é um dos aspectos os mais desafiantes do impedimento espalhados.”

Eric Topol, fundador e director do Scripps pesquisa o instituto Translational

Uma pessoa unknowingly contaminada pode contaminar dúzias de outro, como mostrado por eventos “superspreading” como uma prática do coro no estado de Washington, com 32 casos confirmados, e um homem que visite diversos clubes nocturnos coreanos sul, contaminando mais de 100 povos.

Além, testar pode manchar SARS-CoV-2 somente quando uma pessoa contaminada está produzindo activamente lotes do vírus, diz Tjian. É por isso três tipos de teste são vitais, diz. Os povos com todos os sintomas COVID-19 devem ser testados, para manchar o mais cedo possível novos casos. Os povos que foram em contacto com uma pessoa contaminada também devem ser testados, mesmo se não têm nenhum sintoma. E finalmente, diz, os fornecedores de serviços de saúde devem testar povos para anticorpos ao vírus, para identificar aqueles que podem já ter sido contaminadas.

Como os cientistas testam para o coronavirus novo?

SARS-CoV-2 reproduz obtendo em pilhas humanas, a seguir sequestrando a maquinaria das pilhas para fazer muitas cópias de seu material genético, chamadas RNA. Os cientistas projectaram diversos métodos de teste manchar este RNA viral distintivo. O método usado em quase todo o teste até agora e considerado a “bandeira de ouro” confia em uma técnica para amplificar quantidades minúsculas de genes virais. Primeiramente, um cotonete recolhe pilhas contaminadas da garganta de uma pessoa, recolhendo bits do RNA viral. Que o material genético está refinado tipicamente e copiado então do RNA no ADN complementar. O ADN é então milhões copiados de épocas usando um método padrão conhecido como a reacção em cadeia da polimerase (PCR). Finalmente, uma ponta de prova fluorescente está adicionada que se emita um fulgor indicador quando as cópias do ADN do RNA viral estam presente.

O PCR não é a única aproximação viável. Os cientistas no MIT e nas outras universidades igualmente repurposed o gene que editam CRISPR chamado técnica para detectar rapidamente SARS-CoV-2. CRISPR usa enzimas projetadas para cortar o ADN em pontos precisos. Os chicotes de fios da aproximação do teste que capacidade para caçar para um bit específico do código genético, neste caso um RNA viral, usando uma enzima que brilhe quando encontrar o alvo SARS-CoV-2 distintivo. Ao princípio de maio, Food and Drug Administration deu a autorização da emergência ao teste desenvolvido pela equipe do MIT, que é conduzida pelo investigador Feng Zhang de HHMI.

Uma outra técnica de teste lê rapidamente cada RNA “letra” do genoma viral, usando um processo chamado arranjar em seqüência genético. Isso é supérfluo para detectar o vírus, mas foi particularmente útil em fazer um mapa o março implacável do vírus ao redor do mundo. E alguns pesquisadores estão experimentando com o ADN inteligente “nanoswitches” que pode lançar de uma forma a outra e gera um fulgor fluorescente quando mancham uma parte de RNA viral.

Os cientistas podem igualmente ver sinais indicadores da infecção no sangue. Uma vez que os povos foram contaminados, seus sistemas imunitários respondem criando os anticorpos projetados neutralizar o vírus. Os testes do anticorpo detectam que resposta imune em amostras de sangue usando uma proteína projetada para ligar aos anticorpos SARS-CoV-2. Criando um teste do anticorpo que seja sensível e exacto possa ser complicado, contudo.

Embora o teste do coronavirus nos E.U. esforçou-se para alcançar os níveis necessários, “a ciência não é a parte complicada,” diz Tjian. “Como qualquer outra coisa na pesquisa, há mais de uma solução.” Em lugar de, o verdadeiro problema tem acelerado o ritmo do teste.

Que é a reputação dos E.U. no teste?

Mesmo enquanto o vírus promoveu desordens através de Wuhan, China, em janeiro de 2020 e começou matar americanos em fevereiro (ou talvez mesmo mais cedo), o governo dos E.U. não é preparada para a pandemia de espalhamento. Não havia essencialmente “nenhuma resposta” do governo federal, Tjian diz. “Você não poderia ter imaginado uma equipe mais ruim da liderança tratar esta pandemia mundial.”

A administração do trunfo diminuiu usar um teste PCR-baseado desenvolvido pela Organização Mundial de Saúde (WHO), por exemplo, e um teste produziu pelos centros para o controlo e prevenção de enfermidades dos E.U. (CDC) despejado ser defeituoso. A falta de um esforço nacional coordenado saiu dos estados, das empresas, e dos laboratórios da universidade scrambling para encher a diferença.

Como laboratórios e estados nos E.U. competiu para impulsionar suas capacidades do teste, foram executado em gargalos e em cortes de estrada. Por exemplo, “somente algumas casas de fonte forneciam os reagentes [necessários para as reacções do PCR] e as fontes eram woefully inadequadas,” diz Tjian. Mesmo o equipamento básico, como os cotonetes usados recolhendo amostras, era dificil de encontrar. “Que era uma coisa que nos travou pela surpresa,” recorda Tjian. “Quem imaginaria que a parte taxa-a mais limitada deste enigma inteiro era o cotonete?” Despejou que o produtor principal dos cotonetes aprovados pelo CDC era uma fábrica em Itália do norte, uma região entre aqueles a batida a mais dura pelo vírus.

Sem suficiente teste, havia “uma diferença trágica dos dados que mina a resposta pandémica dos E.U.,” escreve o pesquisador Eric C. Schneider do serviço sanitário em um comentário na introdução do 15 de maio de New England Journal da medicina. Em vez de poder testar cada pessoa com sintomas e todo o aqueles tinham estado em contacto com, como os países como Coreia do Sul fizeram, a falta significada reservando testes para pacientes hospitalizados e para ajudar impedem que os trabalhadores dos cuidados médicos transmitam COVID-19, ele explicam.

A falta dos dados em números do caso fê-lo que desafia para modelar o trajecto da pandemia, escreve Schneider, do fundo da comunidade, uma fundação privada visada melhorando o sistema de saúde. Em conseqüência, foi difícil antecipar onde os serviços médicos da emergência, as bases de hospital, e os ventiladores são os mais necessários.

Em meados de maio, a capacidade do teste nos E.U. tinha aumentado finalmente de alguns mil um o dia a aproximadamente 300.000 um dia. Ainda, isso é distante curto do que é necessário. O mapa rodoviário de Harvard às avaliações pandémicas da superação, por exemplo, que o país exigirá o teste a uma taxa de “20 milhões um o dia remobilize inteiramente a economia.” Para reabrir com segurança, “nós precisamos capacidades maciças do teste não existimos actualmente,” diz o Gostin de Georgetown, um dos autores do relatório.

Como podem os cientistas superar gargalos do teste?

Os cientistas em todo o mundo responderam aos desafios levantados pelo coronavirus novo. O grupo de Berkeley, por exemplo, impulsionou dramàtica sua capacidade do teste e reduziu custos para aproximar $1 pelo teste com melhorias tais como o salto de uma etapa - purificação do RNA - e a factura de seus próprios reagentes. “Não é astronáutica, mas tomou-nos cinco semanas para figurar para fora os detalhes porque as empresas comerciais não dizem lhe que o que está em seus reagentes,” explica Tjian. A equipa de investigação fez seu teste HOME-fabricado cerveja livremente disponível a todo o laboratório que quiser o replicate.

Entrementes, os grupos em Rutgers, em Yale (que incluem o investigador Akiko Iwasaki de HHMI), e em outros centros eliminaram a necessidade para cotonetes da garganta mostrando que as amostras da saliva trabalham assim como. Isso abre a porta para dirigir o teste mais largamente, desde que cuspindo em uma câmara de ar e enviando à um laboratório é distante mais fácil do que limpando.

O progresso está sendo feito igualmente no teste para anticorpos. A maioria das dúzias de serology assim chamado testa inicialmente no mercado não teve a sensibilidade e a especificidade para seleccionar somente aqueles anticorpos dirigidos em SARS-CoV-2. O desafio é que os testes exigem usando cópias de uma proteína viral que ligue aos anticorpos. Uma chave a resolver esse problema, despeja, está usando pilhas mamíferas para fazer a proteína viral com a forma precisa necessário para dirigir dentro apenas nos anticorpos SARS-CoV-2.

Como a ajuda do teste domesticará a pandemia?

A estratégia básica para superar COVID-19 está identificando povos contaminados, encontrando e testando qualquer um vieram em contacto com, e indivíduos contaminados quarantining. Isso não é prático para cidades grandes ou países inteiros, dado os números staggering de testes necessários, desafios logísticos, e edições espinhosas da privacidade. Mas há umas maneiras inteligentes de moldar uma rede mais larga sem tão muitos testes individuais.

Um está considerando junto muitas amostras em uma associação, de modo que os grandes grupos de pessoas possam ser monitorados com somente um teste. Então, se o vírus aparece na associação, os responsáveis da Saúde públicos podem testar os indivíduos nesse grupo para localizar as infecções.

Talvez ainda mais poderoso está monitorando a água de esgoto. O vírus pode aparecer na fezes de uma pessoa no prazo de três dias da infecção - distante mais cedo do que o início de primeiros sintomas. Os cientistas poderiam usar o teste padrão do PCR em amostras da água de esgoto para detectar o vírus. E recolhendo amostras dos lugar específicos, tais como as câmara de visita, dispersadas durante todo uma comunidade, seria possível reduzir para baixo o lugar de todas as infecções a algumas blocos ou mesmo construções individuais, como um complexo de apartamentos ou um dormitório da faculdade. “Você pode determinar a carga viral e como está mudando ao longo do tempo com um teste um o dia,” diz Tjian. “Que seria surpreendente.”

Tjian e muito outro estão figurando agora para fora como estas aproximações puderam ser usadas para reabrir com segurança uma universidade ou um negócio. Os esforços em grande escala do teste seriam trabalho-intensivos e nao baratos, diz, mas distante mais barato do que travando abaixo de uma economia inteira - e distante mais seguro do que reabrindo sem teste adequado, como alguns estados estão fazendo agora. E como os cientistas continuam a aumentar capacidades de teste e a criar uns testes mais baratos e melhores, esta estratégia deve logo estar dentro do alcance.

Source:
Journal reference:

Esbin, M.N., et al. (2020) Overcoming the bottleneck to widespread testing: a rapid review of nucleic acid testing approaches for COVID-19 detection. RNA. doi.org/10.1261/rna.076232.120.