Na tropie covid-19. Psy dokładniejsze od laboratorium?

To, że psy mają świetny węch, nie jest niczym nowym. Ale fakt, że potrafią wywęszyć koronawirusa, może zaskoczyć. I wzbudzić słuszny podziw.

Przyznam, że gdy pierwszy raz przeczytałem w marcu o pomyśle, by szkolić psy do wykrywania próbek zakażonych SARS-CoV-2, tylko się uśmiechnąłem. Naukowcy, jak wskazuje nawet nazwa jednego z blogów „Polityki”, bywają szaleni. W pewnym momencie odniosłem wrażenie, że badane jest niemal wszystko, co tylko da się powiązać z Covid-19. Dlatego tak bardzo nie dziwił mnie sam pomysł, by podsuwać pod psie nosy próbki śliny i sprawdzać, czy potrafią wskazać te pochodzące od chorych pacjentów. Założyłem nawet, że o wynikach takiego badania pewnie nigdy nie przeczytamy, wszak jest moda na zwiększanie medialności badaczy poprzez informowanie o ich zamiarach, a nie faktycznych osiągnięciach. Ale zespół z Uniwersytetu Medycyny Weterynaryjnej w Hanowerze dopiął swego. Przeczytałem z ciekawością ich artykuł, opublikowany na łamach „BMC Infectious Diseases”, i zrobiłem wielkie oczy.

Laboranci na czterech łapach

W badaniu wzięło udział osiem psów pełniących służbę w wojsku. Zwierzęta szkolono przez tydzień przy pomocy specjalnego urządzenia, które w losowy sposób podsuwało im pod nos sześć próbek ludzkiej śliny i flegmy. Za każdym razem tylko jedna próbka była pozytywna, a w przypadku prawidłowego jej rozpoznania psy otrzymywały nagrodę – jedzenie lub piłeczkę. Łącznie każdy z nich przetrenował procedurę na ponad tysiącu próbkach. Psy, choć słabo, to są podatne na zakażenie koronawirusem, więc do śliny dodawano beta-propiolakton, który na SARS-CoV-2 działa inaktywująco. Oczywiście związek ten dodawano też do próbek pochodzących od osób zdrowych, w innym przypadku psy mogłyby się nauczyć rozpoznawać tylko ten związek chemiczny, który swoją drogą ma słodkawy zapach.

Po treningu przeprowadzono faktyczne badanie. Psy miały rozpoznać, które z 1012 próbek pochodzą od hospitalizowanych pacjentów z Covid-19. Rezultat? Zwierzęta prawidłowo wskazały 157 pozytywnych próbek, poprawnie odrzuciły 792 próbki negatywne, rozpoznając fałszywie pozytywnie (wskazanie próbki zdrowej osoby jako zakażonej) i fałszywie negatywnie (wykrycie próbki chorego jako wolnego od zakażenia) odpowiednio 33 i 30 próbek. Daje to zatem dokładność na poziomie... 94 proc. Psiarze mogą być dumni.

Psy na tropie chorób

Oczywiście wytrenowane psy w rzeczywistości nie wykrywały materiału genetycznego SARS-CoV-2, ale organiczne substancje lotne obecne w ślinie. Ich układ może istotnie się zmieniać pod wpływem choroby. W związku z tym psy próbuje się wykorzystać do diagnozowania osób chorych na parkinsona, malarię czy niektóre typy nowotworów. Są wszak znane z wybitnego węchu, a to dzięki ogromnej liczbie receptorów. W nosie psa jest ich 200–300 mln, ok. 40–60 razy więcej niż u człowieka. Dlatego zwierzęta te potrafią z dużą dokładnością rozpoznać obecność związków chemicznych, nawet jeżeli ich stężenie jest skrajnie niskie. Skoro więc już wykazano, że psy można wytrenować, by po zapoznaniu się z próbkami krwi, moczu, potu, wydychanego powietrza lub skóry pacjentów z powalającą dokładnością (ponad 95 proc.!) wykrywały obecność nowotworu jeszcze przed wystąpieniem jakichkolwiek objawów, to możliwości psich nosów w zakresie diagnostyki SARS-CoV-2 nie powinny być dla nas może aż takim zaskoczeniem.

Psi diagności szybsi i dokładniejsi niż… RT-PCR

Jak osiągnięty przez psy służbowe wynik ma się do precyzyjności innych metod wykrywania SARS-CoV-2? Złotym standardem diagnostyki koronawirusa jest badanie RT-PCR po izolacji z wymazu z jamy nosowo-gardłowej. Jak wynika z badań, odsetek próbek identyfikowanych nieprawidłowo może w tej metodzie sięgać niekiedy nawet 25 proc., a wyniki pozytywnie fałszywe zdarzają się w przypadku 2–7 proc. wszystkich analizowanych wymazów. Dla porównania: przetrenowana grupa psów myliła się w 6 proc., pozytywnie fałszywe wyniki stanowiły zaledwie 3 proc. Co więcej, psy nie wykazywały istotnych różnic w dokładności wywąchiwania próbek pochodzących od pacjentów chorych na Covid-19 – pies z najgorszym wynikiem i tak osiągnął akuratność na poziomie powyżej 90 proc., a dwa najlepsze osobniki popisały się niemal 100-procentową skutecznością. Wyniki są zatem imponujące.

A na dokładkę: jak można się przekonać, oglądając załączony przez autorów film, psy do identyfikacji każdej próbki potrzebowały ok. 5 sekund i badały je jedną za drugą. Owszem, istnieją urządzenia, które do wykrycia materiału genetycznego w próbce potrzebują kilku minut, ale są drogie, a ich dostępność – ograniczona. Przeciętny czas oczekiwania na wynik testu w Polsce to od jednego do trzech dni. W wielu laboratoriach najwięcej czasu zabiera sama procedura izolacji wirusa. Jeżeli ma charakter manualny, to wymaga ok. trzech–czterech godzin ciężkiej pracy związanej z wyodrębnianiem RNA oraz usuwaniem polisacharydów, białek i innych zanieczyszczeń. Psom natomiast podsuwa się próbkę pobraną bezpośrednio od pacjenta. Jedyny problem to wspomniana metoda inaktywacji wirusa przy pomocy beta-propiolaktonu, która choć jest prosta, to wymaga ok. 70-godzinnej inkubacji. Gdyby psy przed narażeniem na zakażenie chronić w inny, mniej czasochłonny sposób, to wynik testu można by uzyskać niemal natychmiast po pobraniu próbki.

Bądźmy poważni! Czy metoda „na psa” może mieć realne znaczenie?

Tylko czy pomysł, by zaprzęgnąć do diagnostyki koronawirusa psy, w ogóle ma sens? Na pewno potrafi rozbawić, ale zastanówmy się nad nim przez chwilę na poważnie. Podczas wspomnianego treningu grupa ośmiu psów badała średnio ok. 1,5 tys. próbek dziennie, ale z pewnością mogłaby i więcej. Pewnym paradoksem jest, że badanie przeprowadzono w kraju, który może poszczycić się jedną z największych wydajności testowania – w Niemczech przeprowadzono bowiem ponad 8 mln testów, ponad 95 tys. na 1 mln mieszkańców. Natomiast metoda „na psa” najbardziej przydatna mogłaby być w Afryce bądź w Indiach, gdzie dostęp do sprzętu diagnostycznego i wyszkolonego personelu jest ograniczony. Oczywiście, wyszkolenie też wiąże się z kosztami, ale nie wymaga spełniania rygorystycznych wymogów laboratoryjnych. Co więcej, psy mogłyby być wykorzystywane na lotniskach do wykrywania Covid-19 pośród podróżujących pasażerów – wszystko wskazuje na to, że byłaby to metoda nieporównywalnie lepsza niż tradycyjne mierzenie temperatury ciała. Wdrożeniem jej w życie zainteresowani są m.in. Brytyjczycy, którzy też trenują psy do detekcji koronawirusa.

Psie nosy ekscytują naukowców. I słusznie!

Badacze zaznaczają, że ich wyniki należy traktować jako wstępne. To prawda, w końcu przebadano tylko osiem psów z użyciem ograniczonej liczby próbek. Poza tym nie wiadomo, czy zwierzęta byłyby w stanie odróżniać próbki pochodzące od pacjentów zakażonych poszczególnymi wirusami związanymi z układem oddechowym. Czy odróżniałyby pacjentów z Covid-19 od tych z grypą lub mniej patogennymi gatunkami koronawirusów 229E, NL63, OC43 i HKU1? Jak na możliwość wykrycia SARS-CoV-2 wpływałoby współwystępowanie innych chorób, np. nowotworów lub cukrzycy, które przecież w istotny sposób mogą zmieniać skład chemiczny śliny? Nie zmienia to faktu, że poczynione obserwacje są bardzo ekscytujące, a dalsze badania w tym obszarze powinny być kontynuowane. Skoro psy można wykorzystać do wykrywania ładunków wybuchowych, narkotyków czy zaginionych ludzi i ciał, to może i chorób? No chyba, że naukowcom uda się stworzyć urządzenie, którego możliwości będą porównywalne z psim nosem – od kilku lat trwają w tym kierunku różne próby, ale na razie psy wciąż są niedoścignionymi mistrzami.