PLOS ONE

Diskussion

In dieser Studie berichten wir, dass die gepoolte Probenanalysestrategie, wenn sie im Szenario eines aufkommenden COVID-19-Ausbruchs angewendet wird, eine signifikante Reduzierung der Labordurchlaufzeit und des Reagenzienbedarfs auf Kosten einer beeinträchtigten diagnostischen Sensitivität bietet. Bei der gemeldeten Punktprävalenz von 4.8% unter den in dieser Studie getesteten Personen lag der NPV der gepoolten Stichprobenstrategie bei etwa 96%; dies deutet auf die Möglichkeit hin, infizierte Fälle zu verpassen und die Übertragung in der Gemeinschaft von nicht diagnostizierten Personen zu riskieren. Insbesondere das Vorhandensein einer einzelnen infizierten Person mit relativ geringer Viruslast (Ct-Wert ≥ 34) in einem Pool von 5 Personen wurde bei der gepoolten Probenanalyse wahrscheinlich übersehen. Einer der Gründe dafür könnte die Verdünnung der Probe über die Nachweisgrenze des verwendeten Assays hinaus sein.

Da die PCR-Positivität eine Funktion der Netto-Viruslast in der gepoolten Probe ist, verstehen wir, dass der Erfolg der Pooling-Strategie als sensitives Screening-Tool von der Anzahl der infizierten Patienten im Pool und der Viruslast in den einzelnen Proben abhängt. Während letzteres wahrscheinlich durch wirtsspezifische Faktoren wie Immunkompetenz, Komorbiditäten und Alter beeinflusst wird, spiegelt Ersteres wahrscheinlich die Hintergrundprävalenz der Infektion in der Gemeinschaft wider. Während gepoolte Stichprobentests den Vorteil der Kosteneffektivität und der zeitnahen Berichterstattung bieten, wird die Strategie in Gemeinden mit hoher Prävalenz der Krankheit weniger nützlich. Mit zunehmender Prävalenz, Die Anzahl der positiven Pools wird wahrscheinlich zunehmen, und es sollen mehr Pools dekonvolutiert werden, um die positiven Personen zu identifizieren, die die Vorteile wie Kosten- und Zeitersparnis zunichte machen. Darüber hinaus nimmt mit zunehmender Prävalenz einer Krankheit der NPV des diagnostischen Tests für die Krankheit ab, was zu höheren falsch negativen Ergebnissen führt. Basierend auf dieser Prämisse haben nationale Ratschläge vorgeschlagen, 5 Probenpools auf COVID-19 zu testen. in Gemeinden mit einer Prävalenz von bis zu 5% . Unsere Daten spiegeln jedoch das Fehlen einer robusten Beziehung zwischen dem ersteren Faktor und dem Ct-Wert der gepoolten Probe wider; Dies impliziert die größere Rolle der Virustiter in einzelnen Proben bei der Beeinflussung der PCR-Ergebnisse. Die relativ geringe Sensitivität und der daraus resultierende negative Vorhersagewert der gepoolten Probenanalysestrategie deuten auf ihre Schwäche als effektives Screening-Tool hin, um die Diagnose COVID-19 zuverlässig „auszuschließen“. In unserer Studie führte die gepoolte Probenahme bei 4 der 545 Patienten zu falsch negativen Ergebnissen. Alle waren direkte Haushaltskontakte bekannter COVID-19-Patienten und zwei von ihnen waren klinisch symptomatisch mit Husten, Halsschmerzen und Fieber. Obwohl klinisch und epidemiologisch suggestiv, hatten drei dieser 4 Patienten Ct-Werte über 34; Dies deutet darauf hin, dass die gepoolte Analyse wahrscheinlich den Nachweis von Proben mit niedrigen Viruslasten verfehlt. Diese Fälle von verpasster Fallerkennung bergen das Risiko einer Gemeinschaftsübertragung von Infektionen aus nicht erkannten Quellen.

Frühere Studien, die den Nutzen von gepoolten Probentests zur Überwachung des bovinen Virusdiarrhoevirus und des porcinen Reproduktions- und respiratorischen Syndromvirus untersuchten, zeigten, dass die Empfindlichkeit von RT-PCR-Tests aufgrund eines Verdünnungseffekts bei gepoolten Proben abnahm . In einer kürzlich veröffentlichten Studie haben Lohse et al., zeigte, dass das Pooling von bis zu 30 Proben E-Gen und S-Gen nachweisen konnte und die Differenz zwischen den Ct-Werten der einzelnen positiven Probe und der gepoolten Probe bis zu 5 betrug. Einer der von den Autoren genannten Gründe, warum eine positive Einzelprobe im gepoolten Assay nicht fehlte, könnten die hohen Virustiter der positiven Einzelproben sein, da die Ct der Einzelproben zwischen 18 und 30 lag. Einzelne Proben mit einem Ct-Wert von 34 wurden in dieser Studie als positiv nachgewiesen, da von den Autoren ein Cut-off-Wert von 45 verwendet wurde .

Von den 93 Pools, die aus Proben erstellt wurden, die bei individualisierten Tests negativ getestet wurden, waren 92 bei gepoolten Analysen negativ und ein Pool wurde positiv mit einem Ct von 33,3 auf das Orf1ab-Gen getestet. Bei der Dekonvolution wurde jedoch jede der 5 konstituierenden Proben in diesem Pool negativ getestet. Wir beobachteten, dass dieser Pool aus 3 Patienten mit schwerer akuter Atemwegsinfektion bestand. Wir vermuten, dass unspezifische Inhibitoren der PCR-Amplifikation, die das virale genomische Ziel in einem dieser Patienten kohabitieren, könnte die Amplifikation von Low-Level-Virus unterdrückt haben Ziel in einzelnen Proben über die nachweisbare Schwelle hinaus. Die Bündelung der Proben könnte diese Inhibitoren möglicherweise verdünnen und zu einem nachweisbaren Signal mit einer relativ verzögerten Ct bei der Polanalyse führen. In einer kürzlich durchgeführten Studie machten Hogan und Mitarbeiter eine ähnliche Beobachtung, während sie den Nutzen einer gepoolten Stichprobenteststrategie zum Nachweis der Übertragung von SARS-CoV-2 in der San Francisco Bay Area, KALIFORNIEN, USA, bewerteten. Einer der Pools war in ihrer Studie positiv, Bei der Dekonvolution wurden jedoch alle einzelnen Proben negativ getestet .

Unsere Studie litt unter mehreren Einschränkungen. Abgesehen von einer relativ kleinen Stichprobengröße, wie oben erwähnt, hatten die 3 Distrikte keine ähnliche Hintergrundprävalenz. Daher sind die diagnostischen Merkmale wie positive und negative Vorhersagewerte wahrscheinlich zwischen den Bezirken unterschiedlich. Darüber hinaus wurde in der Studie ein Pooling von aufeinanderfolgenden Proben durchgeführt. Während Familienmitglieder infizierter Fälle wahrscheinlich in denselben Pool aufgenommen wurden, was die Möglichkeit falsch negativer Ergebnisse verringert haben könnte. die Annahme einer Strategie des zufälligen Poolings könnte zu einem unterschiedlichen Anteil infizierter Personen in den Pools führen, deren Wirkung in der Studie nicht untersucht wurde. Wir hatten auch keine Pools, in denen mehrere infizierte Proben Ct-Werte von ≥ 34 aufwiesen, und daher konnte die diagnostische Leistung solcher Pools nicht bewertet werden.

Wir kommen daher zu dem Schluss, dass die Pooling-Strategie zwar eine Alternative in ressourcenbeschränkten Umgebungen mit überforderter Laborinfrastruktur sein könnte, ihre Einführung jedoch die Erkennung von Pools mit einzelnen infizierten Personen mit geringer Viruslast verfehlen könnte. Unsere Studie, die wahrscheinlich der erste Bericht über gepoolte Tests in Gebieten ist, in denen sich die frühe Phase des Auftretens von COVID-19-Ausbrüchen befindet, zeigt, dass 15.4% der infizierten Pools könnten durch diese Strategie verfehlt werden. Es wird daher empfohlen, die Strategie der gepoolten Stichprobentests als kostengünstiges Screening-Instrument zur frühzeitigen Eindämmung der Übertragung bei neu auftretenden Ausbrüchen auf die Prävalenz von COVID-19 in dem betreffenden geografischen Gebiet abzustimmen.

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