Jak fungují a co ukážou různé testy na COVID-19. Podle čeho poznat kvalitní test?

Pokračování 2 / 7

PCR testy

Zjednodušeně

• umí diagnostikovat: jestli máte COVID-19
• vzorek: výtěr z dýchacích cest
• za jak dlouho je výsledek: několik hodin až dní
• cena: ze zákona maximální cena 1674 Kč pro samoplátce, ale některé laboratoře jsou kreativní

Jak probíhá výtěr

Jako vzorek se bere výtěr z nosu. Musí se hluboko, protože nejvíce viru se nachází v zadní části nosohltanu. Výtěr může být nepříjemný, ale pod rukou zkušeného člověka by neměl bolet. Pro PCR test je naprosto klíčové, aby byl výtěr udělán co nejlépe. Jeden z důvodů, proč test může vyjít falešně negativní, je právě proto, že se odběr neudělá dostatečně dobře. Technologie se ale nelimituje jen na výtěr z nosohltanu, je možné odběr udělat i ze slin, např. u dětí nebo u jedinců, kdy výtěr z nosohltanu nelze použít.

Dobře provedený test se provádí ze zadní části nosohltanu. V rukou zkušeného člověka nebolí. Obrázek pochází z odborné publikace.

Virus je neuvěřitelně jednoduchý

Virus je důvtipně jednoduchý cizopasník. Protože se neumí pohybovat, nevyhledává si potravu a ani se sám neumí množit, řada vědců jej nepovažuje za živý organizmus. Virus ale nese genetickou informaci, přesněji RNA. RNA je podobná DNA, ale je mnohem starší a jednodušší.

Podobně jako DNA jí tvoří nukleové báze adenin, guanin a cytosin. Místo složitějšího thyminu ale obsahuje evolučně původnější a jednodušší uracil. Genetickou informaci místo písmen A, G, C a T (DNA) zapisujeme pomocí A, G, C a U (RNA). Drobná změna. A taky je to jednošroubovice, proto není genetická informace tak robustní, neumožňuje redundanci informace jako DNA, a to virus dělá náchylnějším k chybám, odborněji tedy mutacím.

Virus v zásadě tvoří tři hlavní části. RNA, kde je uložena informace „jak virus zkopírovat“, obal ve formě tukové membrány a spike proteiny, které viru umožňují kamufláž. Genetická informace virů je různá, medián koronavirů je 29 kb, kde kb není jednotka pro kilobity, ale kilobáze, neboli tisíc nukleových bází.

3D model koronaviru, který napadá buňku. Obrázek pochází z 3D vizualizace dostupné zde 

Jak funguje PCR test

V průběhu testování se musí z viru extrahovat RNA. RNA je ale docela choulostivá. A navíc, vždycky se hodí pracovat s kopiemi. Záloha se hodí pro všechny případy. A tedy poté, co se podaří extrahovat RNA z proteinového obalu, je třeba „RNA nakopírovat“ tím, že z ní v podstatě vytvoříme DNA. Takovémuto procesu se říká reverzní transkripce.

V momentě, kdy virus máme v téhle DNA formě, je připraven pro PCR reakci. Slovo PCR je zkratka z Polymerase Chain Reaction, česky v překladu polymerázová řetězová reakce. Touto metodou se genetická informace rozloží do menších celků, kterým říkáme „primery“. Jsou to krátké úseky DNA, které se rozloží bez toho, aby se ztratila genetická informace. V rámci PCR umíme vzít segment o délce kolem 10 kb (10 tisíc nukleových bází), a z toho neustále vytvářet „kopie viru“ (přesněji kopie úseků nukleonové kyseliny), dokud jich nebude na malém vzorku třeba i několik miliard. No, a protože se takhle viry namnoží, je pak docela jednoduché zjistit, jestli tam hledaný virus je. Žádný virus znamená žádná reakce. Prázdno.

PCR ale dokáže vytvořit přesné kopie úseků jakékoliv nukleonové kyseliny. Abychom dokázali detekovat přímo přítomnost onemocnění COVID-19, je potřeba speciálních testovacích kitů, které umožní zvýraznit, jestli se ve vzorku nachází hledaný COVID-19.

Nejčastěji se používá tzv. TaqMan PCR, která do reakce vkládá předem připravený oligonukleotid, který v rámci reakce „dosedne“ na předem vybraný úsek. A to není všechno! Abychom zjistili, že došlo k reakci, obsahuje tento předem připravený nukleotid speciální fluorescenční značku. Tím, jak se vytváří další kopie úseků nukleonové kyseliny, uvolňují se tyto značky do okolí a my tak dokážeme zjistit, jestli se ve vzorku nachází COVID-19. Vzorek začne světélkovat.

Video detailně popisující PCR metodu (anglicky):

PCR je neuvěřitelně senzitivní a specifický typ testu. Dokáže detekovat i jednu virovou částici, pokud se ve výtěru nachází. PCR je téměř stoprocentní. Pokud PCR vyjde jako pozitivní, virus tam skutečně je. Ano, existují i chyby, převážně falešně negativní testy, ale většina je lidského původu. Vznikne třeba špatnou manipulací s vzorky, kontaminací z jiného vzorku anebo díky administrativní chybě.

Nic není růžové, i PCR má své problémy. Test sice může teoreticky trvat i 12 minut, ale typicky je to několik hodin. Samozřejmě u přetížené laboratoře to můžou být i dny. A vlastně i to, že test musí být udělán v laboratoři je limitující. Laboratoří je omezené množství a jako houby nerostou, nemluvě o nutné certifikaci. Pokud bychom potřebovali každý den otestovat každého člověka před tím, než dorazí do školy nebo do práce, což by bylo hodně užitečné, PCR pro tento účel nejde použít, kapacity na to nemáme a ani neexistuje možnost, že bychom jich v příštích letech dosáhli.

Existuje více typů PCR testů a každý má nějaká specifika. Pokud potřebujeme něco rychle, třeba pro STATIM pacienty, což jsou ti nejurgentnější, používáme rapid PCR, pomocí kterého je možné zpracovat vzorek do třiceti minut. Rapid PCR ale nemůžeme použít pro všechny, protože se dělá po jednom, zatímco běžná PCR se provádí po nasbírání většího počtu vzorků, obvykle 96. Z hlediska počítačového pohledu tak narážíme na problém serializace vs. paralelizace.

Pokračování 3 / 7

Serologický test, test na protilátky neboli antibody test

Zjednodušeně

• umí diagnostikovat: jestli jste měli COVID-19
• vzorek: kapilární krev z konečků prstů
• za jak dlouho je výsledek: prakticky okamžitě
• cena: cca 1000 Kč, závisí na testu

Co je to protilátka

Protilátky jsou malé proteiny produkované imunitním systémem. Útočí na viry tím, že se na ně nalepí a tím je dokážou neutralizovat. V těle umí zůstat měsíce i roky. Jenže aby takovéto protilátky člověk měl, musí se nejdříve setkat s živým virem anebo trochu „podvádět“ pomocí vakcinace.

Zpravidla s čím větší virovou dávkou se člověk setká, tím větší bude i imunologická odezva, tedy jednodušeji řečeno, tím více si tělo protilátek vytvoří. Ale protože nějakou dobu trvá, v řádech dnů až týdnů, než si tělo protilátky vytvoří, nedá se pomocí protilátkového testu zjistit, jestli je člověk pro ostatní právě nakažlivý. Může dojít k situaci, že když se protilátky objeví, už dávno nakažlivý není.

Výhody a nevýhody testů na protilátky

Protilátkový test je bleskově rychlý, výsledek se objeví v řádech sekund. A problém s těmito testy? Bohužel nejsou dostatečně přesné. Generují vysoké množství falešně pozitivních, a co hůře i falešně negativních. Je to z toho důvodu, že se může stát, že testujete příliš brzo pro IgM protilátky, které se ještě nevytvořily.

A ani v situaci, kdy testujete zároveň na IgM a IgG protilátky, nemusíte mít vyhráno, neboť se můžete trefit do krátkého časového období, kdy IgM ustupují a IgG ještě nevznikly v dostatečném množství. Anebo můžete mít smůlu úplně – u některých lidí se protilátky vůbec nevytvoří, a proto je nepůjde detekovat.

Obvykle se protilátkové testy vyvíjejí roky a podléhají mnoha vývojovým a testovacím fázím. V případě COVID-19 ale bylo třeba vývoj urychlit, a tak se první protilátkové IgG testy vyvinuly pod velkým časovým tlakem, některé dokonce vznikly za 30 dní.

U serologických testů se nejčastěji používají metody ELISA nebo POC testy, častokrát označované jako rapid testy. POC je zkratka anglického point-of-care, v překladu testování v místě péče. Existuje jich celá řada druhů a rozmanitých technik. ELISA test je oproti POC složitější a nejpoužívanější typ ELISA je tzv. sendvičová ELISA. Ta používá 96 jamkovou destičku potaženou protilátkami, které vážou antigen a na ten se vážou i detekční protilátky. Na přiloženém obrázku lze nalézt srovnání jednotlivých technik používaných v ČR.

U průměrně 40 % pacientů mohou být detekovány specifické protilátky proti COVID-19 již 7 den po objevení příznaků. U více než 90 % pacientů budou detekovatelné po 14 dnech.

Tři typy protilátek

IgA – vytvářejí se na sliznici dýchacích cest a v tělních sekretech. Tvoří se o dva až tři dny dříve než IgM protilátky.

IgM – dají se detekovat od třetího dne, ale typicky pátý den od objevení příznaků a postupně jejich počet narůstá. Do 20. až 30. dne pak úplně vymizí.

IgG – vzniknou typicky 10 až 14 dnů po objevení příznaků, v těle se drží déle, určitě několik měsíců a možná i let. Dost závisí na stáří organizmu – u mladších zpravidla vydrží déle – a na množství původní virové nálože.

 
Porovnání protilátkových testů, které se u nás používají. Tabulka pochází z této studie. 

Pokračování 4 / 7

Antigenový test

Zjednodušeně

• umí diagnostikovat: jestli máte COVID
• vzorek: výtěr z dýchacích cest
• za jak dlouho je výsledek: do 15 minut
• cena: cca 300 Kč za jednotlivý test, kolem 20 tisíc zařízení, které testy vyhodnocuje

Jak funguje antigen test

K antigenovému testu, podobně jako u PCR, je třeba výtěr ze zadní části nosohltanu. Na rozdíl od PCR diagnostiky testy nepátrají po RNA viru, ale reagují na bílkovinu, která virus obaluje. Jejich výhodou je rychlost, protože výsledek prozradí do 15 minut bez potřeby laboratorní analýzy. Ačkoli jsou vůči PCR méně přesné, není to tak závratný rozdíl v porovnání s některými protilátkovými testy.

Z pohledu rychlosti a ceny antigenové vyhrávají. Problém souvisí s dostupností, k testu je nutné speciální zařízení k vyhodnocování testu. V případě antigenového testu používaného v ČR, který k nám doputoval z Jižní Koreje, se používá zařízení iCHROMA II, jehož pořizovací cena je kolem 20 tisíc. Dalším problematickým bodem je to, že neumožňuje v porovnání s PCR metodou zpracovávat několik vzorků najednou, z pohledu počítačového tedy trpí na problém serializace, nejde jej paralelizovat.

 
Antigen testy určené pro zařízení iCHROMA II, dosahují senzitivity 87,5 % a specifity 96,5 %. Obrázek pochází z dokumentace

Testy obsahují protilátky buď proti bodci (spike protein) nebo nukleokapsidě, laicky obalu viru. Testy jsou nejbližší těhotenským testům, v rámci procesu zvaném chromatografie udělají „proužek“. Je to vlastně opačný princip, než používají protilátkové testy. Ve své podstatě by testy mohly fungovat podobně jako těhotenské, teoreticky by šlo zjistit výsledek testu pouhým okem, ale přístroj se používá proto, aby standardizoval hodnocení a tím dosáhnul větší senzitivity.

U nás se tyto testy využívají v některých zdravotnických a sociálních službách, a to hlavně v Brně. Plánuje se jejich plošném používání v domovech pro seniory. Na Slovensku pomocí antigenových testů probíhá pilotní celoplošné testování, které je realizováno v okresech Bardejov, Tvrdošín, Námestkovo a Dolný Kubín. Testy jsou velmi užitečné, používají-li se v malém kolektivu, který je pod kontrolou. Při dlouhodobějším testování anebo u většího počtu testovaných bude vznikat problém s falešnými pozitivitami. Objevují se i falešné negativity, zejména u bezpříznakových osob. A v neposlední řadě, jako ale každý test, nemůžou sloužit jako náhrada trvalé opatrnosti, jak ukázal cluster v Bílém domě.

Pokračování 5 / 7

LAMP testy

Zjednodušeně

• umí diagnostikovat: jestli máte COVID-19
• vzorek: výtěr ze slin, ale i výtěr z dýchacích cest
• za jak dlouho je výsledek: do hodiny
• cena: 100 až 500 Kč

Jak funguje LAMP test

LAMP testy mohou sloužit jako obdoba k PCR nebo Antigen testu, protože ověřují přítomnost viru v těle, nikoliv prodělanou infekci jako protilátkové testy. Obrovskou výhodou „testů ze slin“ je nízká cena a vyšší rychlost. V porovnání s PCR se liší zejména průběhem kultivace vzorku, která nevyžaduje tepelné cyklování.

Testy se mohou provádět ze vzorku získaného výtěrem ze slin. Ten má tu výhodu, že je méně bolestný a může ho provádět i zdravotník, který nemá speciální proškolení. Nicméně se doporučuje používat výtěr z nosohltanu jako u dalších technologií. Použití slin není tak spolehlivé.

LAMP je zkratka slovního spojení loop-mediated isothermal amplification, a název samotný, do češtiny přeložitelný jako smyčkově zprostředkovaná izotermická amplifikace, popisuje postup testu. Techniku LAMP testů známe už nejméně 20 let, ale vyjma oblastí rozvojových zemí anebo čistě laboratorního použití, nikdy nebyly masivně nasazeny. Ostatně k tomu ani nebyl důvod. Protože mají menší senzitivitu než PCR, vždycky se raději upřednostnily PCR testy.

Současným často zmiňovaným problémem LAMP testů je, že firma, která je schopna dodat spotřební materiál pro výrobu testů, je limitována 3 až 5 tisíci testy denně. A to není mnoho. Zvlášť když se to srovná s původním plánem, kdy se LAMP testy plánovaly používat pro plánované celoplošné testování v ČR.

Dalším problémem jsou nedostatečné informace o specifitě a senzitivitě konkrétních LAMP testů, které nemělo dle posledního mediálního výstupu – v souvislosti s LAMP testy dne 29. září 2020 – ani ministerstvo zdravotnictví. Z vědeckých studií vyplývá, že je-li odběr proveden v dobrých podmínkách vyškoleným pracovníkem, to např. znamená testování v neměnné teplotě, dosahuje senzitivity 97,5 % a specifity 99,7 %.

Konkrétní testy pro testování COVID-19 v ČR na bázi LAMP techniky nezávisle na sobě vyvíjí řada týmů. Prvním je tým kolem virologa Jiřího Černého z Fakulty tropického zemědělství České zemědělské univerzity, který odhaduje nejbližší praktické využití až na jaře 2021. Dalšími jsou výzkumníci z centra CEITEC, kteří se soustředí na možnost diagnózy už na místě odběru s tím, že by proces neměl přesáhnout 45 minut. Testy testují všude po světě. Zajímavý je výzkum v Britské Kolumbii v Kanadě, který cílí na testování u dětí školního věku a na maximální jednoduchost – dítě si nabere do pusy trochu slané vody, chvíli s ní kloktá a pak ji vyplivne do zkumavky.

Pokračování 6 / 7

Kde se v ČR otestovat?

V době psaní tohoto článku v ČR existovalo 180 odběrných míst, kde se lze otestovat buď na přítomnost viru v těle nebo na protilátky. Protože všechna odběrová místa musí mít speciální povolení, Ústav zdravotnických informací a statistiky ČR bedlivě zapisuje jejich seznam. Odběrová místa pak lze nalézt na mapě odběrových míst, případně v seznamu všech odběrových míst podle jména. Data jsou aktualizovaná v reálném čase a zodpovídá za ně ÚZIS. V rámci národní strategie testování onemocnění COVID-19, která vznikla docela pozdě, k 29. září 2020, lze předpokládat, že se seznam bude nadále rozšiřovat.

Oficiální mapa všech současných odběrových míst

Obecně před testem na odběr je dobré se rezervovat, vybrat si místo, které má dostatečnou kapacitu a dostavit se na místo s platnými osobními doklady a předstihem, ať si zbytečně nezvyšujete infekční dávku s jinými lidmi, kteří se dostavili na test.

Co dělat po testu

Když je test negativní

Negativní výsledek testu znamená, že v tu danou chvíli nebylo onemocnění prokázáno. Může to být z řady důvodů, ten nejlepší z nich je ten, že virus nemáte nebo jste jej neprodělal.

Může se stát, že se cítíte nemocný a onemocnění COVID-19 u vás bylo vyloučeno. To znamená, že pravděpodobně proděláváte jiné infekční onemocnění. Zde je dobré kontaktovat praktického lékaře a domluvit se co dál. Pokud by došlo k závažnému zhoršení, pak je na místě volat záchranku.

Pokud jste byl v prokázaném kontaktu s nakaženým, může vám být nařízena karanténa, ačkoli nemáte žádné příznaky nemoci a test byl negativní. Minimalizuje se tím riziko nákazy, která teoreticky mohla nastat, ale ještě se neprojevila. 

Když je test pozitivní

Řada lidí v momentě, kdy zjistí pozitivní výsledek testu, začne panikařit. Zachovat klid je klíčové, protože nám to umožňuje vnímat situaci objektivněji a lépe se na ni připravit. Špatně kontrolované emoce nás nutí situaci podceňovat nebo naopak přehánět, a nic z toho není optimální řešení.

Je naprosto klíčové zůstat doma v izolaci a vyhýbat se kontaktu s lidmi. Ihned po zjištění výsledku testu je třeba kontaktovat praktického lékaře. Zákon vám také ukládá povinnost kontaktovat svého zaměstnavatele. V ideálním případě vám spolu s SMS o výsledku testu dorazí taky odkaz na sebereportovací formulář, které je maximálně užitečné vyplnit okamžitě.

Sebereportovací formulář na Covidlab je online webový formulář, který supluje současnou práci nestíhajících hygieniků. Tím, že ho bryskně vyplníte, řádově zrychlíte celý systém trasování, protože hygienik vám už jen zavolá, aby se doptal na chybějící informace či případné nesrovnalosti.

Izolaci pečlivě dodržujte i v případě, že se cítíte úplně zdráv. Můžete totiž spadat do skupiny bezpříznakových, kteří jsou u nás v ČR významnými přenašeči.

Jaký je rozdíl mezi karanténou a izolací?

Jsou to podobné termíny a často se nesprávně zaměňují. V obou případech je cílem zabránění dalšímu šíření infekce. Karanténu i izolaci nařizuje praktický lékař, popřípadě zaměstnanec hygienické stanice, který také určí její délku. Obě slouží k oddělení nakažených osob od ostatních. Nicméně v případě karantény jsou to potenciálně nakažené osoby, kdežto v případě izolace víme o tom, že jsou nakažení.

Zjednodušeně tedy, pokud test vyjde negativní, může vám být nařízena karanténa. Pokud test vyjde pozitivní, bude vám nařízena izolace. Z logiky věci je pak celorepublikový lockdown vždycky karanténním opatřením.

Pokračování 7 / 7

Kdo je v ČR zranitelnou osobou

Často se zmiňuje, že je třeba „ochránit rizikové skupiny osob“. Co to ale znamená? Hodně se vzpomínají starší a chronicky nemocní jedinci, ale výčet je mnohem delší. Z těch nejvýznamnějších skupin jsou to diabetici, lidé trpící obezitou, kuřáci, lidé s vysokým tlakem, sníženou imunitou, chronickým onemocněním ledvin či plic anebo onkologičtí pacienti.

Samozřejmě někteří lidé trpí větším počtem onemocnění, a tak se skupiny mohou prolínat. Nedá se ale problém polarizovat na diskuzi „nemocní“ vs „zdraví“, protože zranitelných je v české populaci velmi početná skupina.

Procentuální zastoupení zranitelných osob v populaci 25–64 let dle studie EHES 2014:

Testy umožní mít boj s pandemií pod kontrolou

Co získáme tím, že vyřešíme všechny problémy s rychlostí, dostupností a přesností? Testování na masivní škále nám dokáže pomoci s řadou užitečných věcí. Umožní nám klíčové pracovníky poslat zpátky do práce, ochránit zranitelné osoby, detekovat skupiny osob, u kterých je pravděpodobné, že virus rozšíří nejvíce a eventuálně nám umožní zrušit veškerá omezující opatření a vrátit se k životu před dobou covidovou.

Ale i sebelepší testování samo o sobě nás ven z epidemie nedostane. Příroda s epidemií obvykle bojuje individuální a následně i skupinovou imunitou. Tedy tím, že dosáhne-li větší počet obyvatel imunity, či se jim virus z jiného důvodu vyhýbá, virus začne zpomalovat své šíření až se úplně zastaví.

Jenže naše lidská společnost už je ve fázi vývoje, kdy spoléhat čistě na přirozenou imunitu nejde. V porovnání s našimi předky se denně potkáváme s obrovským množstvím lidí a velká část populace je vůči viru zranitelná. Nejde tedy říci „nechme to tak“ a „nic nedělejme“, protože takovéto řešení s sebou nese řadu zbytečných negativních vlivů na lidské životy.

Velkou skupinu nákaz jsme historicky dokázali technologicky omezit či úplně vyhubit. Ať to bylo dobrou hygienou, sadou různých epidemiologických opatření či léků anebo našim esem v rukávu, uměle vytvořenou imunitou ve formě vakcinace. Nejlepší možná cesta, jak z toho všeho ven, je důraz na dobrou informovanost, opatrnost a vědecký pokrok.

Tento článek byl konzultován s Jiřím Hudečkem, historikem vědy na FF UK a Janou Fialovou Kučerovou, výzkumnicí z LF MUNI. Tímto jim moc děkuji za přečtení prvních verzí článku a jejich připomínky.