Ten artykuł czytasz w ramach bezpłatnego limitu

Sekwencja pełnego genomu nowego koronawirusa (później nazwanego SARS-CoV-2) została opublikowana 10 stycznia, zaledwie kilka tygodni po zidentyfikowaniu pierwszych chorych w Wuhanie w Chinach, gdzie wybuchła epidemia.

Tydzień później grupa naukowców z Niemiec, Holandii i Wielkiej Brytanii pod kierunkiem Christiana Drostena z Berlina opublikowała pierwszy diagnostyczny protokół, czyli opis metody, która prowadzi do prawidłowego wykrycia i rozpoznania wirusa u pacjenta.

Ten właśnie protokół został wybrany jako wzorcowy i jest dziś rekomendowany i rozpowszechniany przez Światową Organizację Zdrowia (WHO).

Europejscy badacze zaproponowali, aby w wymazach z nosa i gardła pacjenta szukać określonych sekwencji genetycznych (fragmentów genów), po których można zidentyfikować nowego koronawirusa.

Ma on bowiem swój genom złożony z unikalnej sekwencji nukleotydów. Tak jak żywe organizmy na Ziemi, w tym człowiek, którego maszynerię komórkową wykorzystuje do namnażania się. 

Do czego przydają się nobliści

Jak to się robi? Jak się szuka genetycznego śladu wirusa?

Wirus SARS-CoV-2 jest wirusem RNA, tj. jego materiał genetyczny zapisany jest w nici kwasu rybonukleinowego RNA. Najpierw więc przepisuje się wybrany fragment RNA wirusa na nić DNA, a następnie powiela się go za pomocą metody zwanej PCR (reakcja łańcuchowa polimerazy).

Ta ostatnia technika została opracowana w roku 1983 przez Kary’ego Mullisa z kalifornijskiej firmy Cetus, za co Mullis otrzymał w 1993 Nagrodę Nobla. Z grubsza całkiem podobnie niektóre wirusy (choć akurat nie koronawirusy) tworzą swoje kopie i namnażają się w zakażonych komórkach organizmu, tyle że Mullis odtworzył to w próbówce, w której zmieszał odpowiednie proporcje potrzebnych odczynników chemicznych.

Cały ten proces - przepisania RNA na DNA i potem jego powielania - nazywa się reakcją łańcuchową polimerazy z odwrotną transkrypcją (RT-PCR).

Po co to się robi? Namnożony w dużych ilościach fragment DNA można już potem łatwo wykryć w próbce, np. za pomocą specjalnych barwników.

Jest to metoda bardzo czuła – umożliwia namnożenie i potem wykrycie śladowej ilości materiału genetycznego wirusa, nawet pojedynczej cząsteczki w badanej próbce!

Trzeba tylko mieć startery (primery), czyli krótkie nukleotydowe sekwencje zaznaczające odcinek RNA wirusa, który zamierzamy namnożyć i potem wykryć. Jeśli tylko - oczywiście - poszukiwane fragmenty wirusa znajdują się w badanej próbce.

Celuj w gen, byle unikalny

Test zalecany przez WHO wykrywa w szczególności obecność dwóch genów:

  • unikalnego dla koronawirusa SARS-CoV-2 genu E (koduje on otoczkę kapsydu, czyli białkowego płaszcza, wewnątrz którego zawarty jest materiał genetyczny wirusa),
  • a także genu enzymu RdRP (mniejsza z tym, co ten enzym robi).

Wykonanie takiego testu powinno zajmować dobremu laboratorium nie więcej niż kilka, kilkanaście godzin.

Jeśli test zostanie dobrze wykonany, jest zdumiewająco nieomylny. Yvonne Doyle, dyrektorka Public Health England (rządowej agencji, której zadaniem jest ochrona zdrowia w Wielkiej Brytanii), twierdzi, że wszystkie dotychczasowe pozytywne wskazania tego testu w Wielkiej Brytanii zostały potem potwierdzone poprzez sekwencjonowanie pełnego genomu wirusa wyizolowanego z tych samych próbek pacjentów (takie pełne sekwencjonowanie daje pewność, że mamy do czynienia z tym wirusem, ale jest czasochłonne i dużo kosztowniejsze od testu RT-PCR, który bada tylko obecność jednego lub kilku genów).

Trzeba jednak dodać, że na początku lutego pojawiły się doniesienia o tym, że u niektórych pacjentów test wykazał wirusa dopiero po kilkukrotnie powtórzonym badaniu, co by wskazywało na to, że może on dawać wyniki fałszywie negatywne (ale oczywiście pacjent mógł się zakazić już po pierwszych negatywnych testach albo wymazy pobrano z takich miejsc, gdzie wirusa po prostu jeszcze nie było).

W każdym razie większość krajów stosuje obecnie właśnie ten protokół diagnostyczny, przy tym laboratoria mogą same produkować wszystkie potrzebne odczynniki (np. startery) albo uzyskiwać je od laboratoriów certyfikowanych przez WHO.

Polacy na razie sprowadzają je z Londynu (choć w ostatnich dniach gdańska spółka Blirt pochwaliła się w komunikacie giełdowym, że właśnie dostała rządowe zlecenie na produkcję takich zestawów diagnostycznych do testów RT-PCR).

Amerykanie nie gęsi, swoje testy mają

Nie wszystkie kraje jednak przyjęły zalecany przez WHO protokół testów. Przy tym zasady testowania z reguły są jednak takie same (a więc stosuje się technikę reakcji łańcuchowej polimerazy z odwrotną transkrypcją), ale różnią się obrane za cel fragmenty genomu wirusa.

Na przykład Chińczycy, którzy wykonują teraz najwięcej testów na świecie - ponad 1,5 mln tygodniowo (!) - za cel obrali sobie geny ORF1ab koronawirusa.

Z kolei amerykańskie Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorób (CDC) opracowało własny test, który szuka trzech sekwencji w genie N kodującym fosfoproteinę w kapsydzie wirusa.

Nie jest jasne, dlaczego CDC zdecydowało się opracować własny test, nie kierując się wyborem WHO i europejskich krajów. - Być może jest to oparte na lepszej wiedzy, jaką ma CDC, a może wyraża ambicję Amerykanów, aby mieć własny test i iść własną drogą - tłumaczył w magazynie "The Scientist" epidemiolog i immunolog Michael Mina z laboratorium diagnostyki molekularnej w Brigham and Women’s Hospital w Bostonie.

W każdym razie ta odmienność zemściła się na CDC, bo w pierwszych tygodniach epidemii Amerykanie nie radzili sobie z przeprowadzaniem testów. Jedynym laboratorium, które je robiło, był ośrodek CDC w Atlancie. Wprawdzie CDC rozesłało opracowane przez siebie zestawy diagnostyczne do laboratoriów stanowych, ale okazało się, że jeden z odczynników został wadliwie wyprodukowany i zestawy te były w większości bezużyteczne.

W rezultacie do chwili, gdy znaleziono pierwszego zakażonego w USA, Amerykanie przeprowadzili ledwie kilkaset testów! Dopiero w zeszłym tygodniu udało się zlikwidować wąskie gardło i testy na nowego koronawirusa ruszyły w USA na wielką skalę.

Do końca tego tygodnia w Stanach Zjednoczonych zostanie przetestowanych nawet milion pacjentów.

Szybciej i taniej wykryć koronawirusa

Żeby jeszcze przyspieszyć proces i skrócić czas oczekiwania na wynik testu, Amerykanie chcą umożliwić szpitalom przeprowadzanie własnej diagnostyki na miejscu, tak aby nie trzeba było wysyłać próbek do Atlanty lub stanowego laboratorium. Wynik testu byłby wtedy znany w kilka godzin, co ułatwiłoby walkę z epidemią. - Teraz zbyt długo musimy izolować wszystkich chorych, których tylko podejrzewamy o zakażenie - mówi Michael Mina.

Wiele firm i ośrodków naukowych stara się opracować tańsze i szybsze testy na SARS-CoV-2, oparte na technice CRISPR, która daje możliwość wprowadzania zmian do DNA. W ten sposób można byłoby tak oznaczać genom wirusa w badanej próbce, żeby był łatwo i natychmiast wykrywany.

Innym podejściem diagnostycznym jest badanie krwi w celu wykrycia przeciwciał przeciwko wirusowi SARS-CoV-2.

Zdaniem Michaela Miny w ten sposób można monitorować  rozprzestrzenianie się wirusa. - Moglibyśmy po prostu pobierać próbki krwi od ludzi na całym świecie i sprawdzać, ilu z tych, którzy nie mieli objawów lub prawie ich nie mieli, było narażonych na kontakt z koronawirusem - mówi naukowiec.

Liczne zespoły badaczy próbują obecnie izolować takie przeciwciała i opracowują na ich podstawie proste testy diagnostyczne, które mogą dać wynik w ciągu kilku minut, a nie godzin. A poza tym są tańsze (bo testy RT-PCR wymagają specjalistycznego sprzętu laboratoryjnego i wykwalifikowanej kadry). Właśnie o takich testach przesiewowych (sprowadzanych zwykle z Chin) ostatnio informowały niektóre polskie firmy (np. BioMaxima z Lublina). Problem w tym, że są one na razie mniej dokładne i ich pozytywne wskazanie wymaga potwierdzenia testem molekularnym.

PS 1 Kilka dni temu minister zdrowia Łukasz Szumowski mówił, że przepustowość 11 polskich laboratoriów, które obecnie potrafią (lub wkrótce będą) wykonywać testy RT-PCR na nowego koronawirusa, to ok. 1,2 tys. testów na dobę.

PS 2 Wynalazca metody PCR, amerykański biochemik Kary Mullis, był barwną postacią, zaprzeczeniem stereotypu uczonego. Lubił nadużywać alkohol i LSD, podważał zarówno istnienie globalnego ocieplenia, jak i dziury ozonowej. Wątpił też w istnienie wirusa HIV, wierzył w astrologię. Za pieniądze uzyskane z Nobla przeniósł się do San Diego, gdzie niemal do końca życia mógł uprawiać ulubiony surfing

Czytaj ten tekst i setki innych dzięki prenumeracie

Wybierz prenumeratę, by czytać to, co Cię ciekawi

Wyborcza.pl to zawsze sprawdzone informacje, szczere wywiady, zaskakujące reportaże i porady ekspertów w sprawach, którymi żyjemy na co dzień. Do tego magazyny o książkach, historii i teksty z mediów europejskich. Zrezygnować możesz w każdej chwili.