A COVID-19 betegek mintáinak azonosítása szippantó kutyákkal - kísérleti tanulmány
A TiHo Hannovernél azt vizsgálták, hogy a kiképzett kutyák meg tudják-e különböztetni a SARS-CoV-2 fertőzött betegek mintáit a nem fertőzött kontrolloktól.
- Egy kísérleti tanulmány azt mutatja: a kiképzett kutyák felismerik a COVID-19 betegek mintáit.
- A speciális szolgálati kutyák mindössze nyolc nap alatt megtanulhatták megkülönböztetni a pozitív és a negatív mintákat.
- Tanulmányi vezető Prof. Dr. Egy interjúban Holger Volk elmagyarázza, hogy a tanulmány ötlete honnan származik, és hogyan mehetnek tovább a dolgok.
A folyamatban lévő COVID-19 járvány egyértelműen azt mutatja, hogy a fertőzés további terjedésének csökkentése érdekében gyorsabb és megbízhatóbb vizsgálatokra van szükség a tüneti és mindenekelőtt tünetmentes betegek azonosítására. A jelenlegi vizsgálatok során a képzett személyzet orr-garat törlőkendőket vesz fel, amelyek ezután reverz transzkripciós polimeráz láncreakciós teszten (RT-PCR) mennek keresztül. Ezeket a vizsgálatokat olyan betegeknél alkalmazzák, akiknek gyanúja van a COVID-19 fertőzés tüneteiről. Annak érdekében, hogy a fertőzötteken kívül tünetmentes és preszimptomatikus személyeket azonosítsunk, gyorsabb, megbízhatóbb, nem invazív és sokoldalú vizsgálatokra van szükség. Csak így lehet megfékezni a járványt.
A kiképzett kutyák felismerik a kórokozókra jellemző szagokat
Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a kutyák élénk szaglása felhasználható különböző betegségek, például rák, malária, vagy bakteriális és vírusos fertőzések felderítésére.
A kiképzett kutyák képesek felismerni a különböző illékony szerves vegyületekből (VOC) álló patogén-specifikus szagokat. Mivel a vírusoknak nincs saját anyagcseréjük, a VOC-k a megfelelő fertőzött sejtekből szabadulnak fel az anyagcsere-gazdasejteken keresztül.
Kísérleti tanulmány a Bundeswehr szolgálati kutyáival
a tanulmány célja
Ez a tanulmány azt vizsgálta, hogy a kiképzett kutyák meg tudják-e különböztetni a SARS-CoV-2 fertőzött betegek mintáit a nem fertőzött kontrolloktól.
COVID-19 betegek inaktivált nyálmintái
Egyrészt a kutatók COVID-19 betegek nyálmintáit használták, akik klinikai tüneteket mutattak, és a nasopharyngealis kenetben pozitívan diagnosztizálták a SARS-CoV-2-t. Ezzel szemben a kontrollcsoport SARS-CoV-2 negatív és klinikailag normális volt. Nem vizsgálták más koronavírusokat.
Valamennyi anonimizált mintát pozitívnak vagy negatívnak igazoltuk a Pasteur Intézet RT-PCR SARS-CoV-2-IP4 tesztjével. Ezenkívül vírus kvantifikációnak (végpont-hígítási teszt) és vírusizolációs elemzésnek vetették alá őket Vero E6 sejtekkel a 3. biológiai biztonság körülményei között. Továbbá béta-propiolaktonnal inaktiválták, hogy megvédje a kutyákat és az oktatókat a fertőzéstől.
A kutyakiképzésben az oktatók csak COPLID-19 betegek BPL-inaktivált mintáit használták. Ezenkívül a szippantó kutyáknak negatív kontrollmintákat kaptak előzetes BPL-kezeléssel vagy anélkül, hogy kizárják a hidrolizált BPL-t mint lehetséges zavaró reagenst.
Detection Dog Training System
Az edzés a következő volt: Az oktatók 100 μl reagenst pipettáztak egy vattapárnára, amelyet egy üvegcsőbe tettek. A minta azonosítását detektáló kutyakiképző rendszeren (DDTS; Kynoscience UG, Németország) végeztük. A Detection Dog Training System hét illatlyukból áll. Minden próbaüzemben csak egy lyuk tartalmazott SARS-CoV-2 pozitív mintát, míg a másik hat lyuk negatív mintákat tartalmazott. Ha a kutya lyukat jelzett a pozitív mintával, automatikusan jutalmat kapott (étel vagy labda). Eközben a szoftver véletlenszerűen létrehozott egy új pozíciót a következő mintavételhez, biztosítva, hogy a mintákat véletlenszerűen és automatizáltan mutassák be.
Eredmények
A kutyakiképzők két hétig a géphez szokták a nyolc kutyát, és egy hétig kiképezték őket a DDTS-re. Miután a kutyákat az edzés során összesen 10 388 minta bemutatásnak tették ki, kontrollált kettős-vak vizsgálatot végeztek és értékeltek.
A randomizált és automatizált 1012 minta bemutatáson belül a kutyák átlagos átlagos kimutatási aránya 94 százalék volt, 157 helyes SARS-CoV-2 pozitív, 792 helyes negatív, 33 hamis pozitív és 30 hamis negatív indikációval. A kutyák megkülönböztették a fertőzött és a nem fertőzött egyedeket, általános diagnosztikai érzékenységük 83%, specifitásuk 96% volt.
Elképzelhető a szippantó kutyák használata a COVID-19 szűrésére
A kiképzés után a szolgálati kutyák kifejezett szaglásuknak köszönhetően nagy érzékenységgel és specifitással tudtak különbséget tenni a fertőzött SARS-CoV-2 betegek és az egészséges kontrollok között.
A SARS-CoV-2 detektáló kutyák tehát hatékony és megbízható alternatívája vagy kiegészítője lehet a rendszeres RT-PCR szűrővizsgálatnak. Ez különösen igaz azokban az országokban, ahol kevés hozzáférés van a diagnosztikai vizsgálatokhoz. Továbbá a kiképzett szippantó kutyák repülőtereken, határokon vagy tömegeseményeken történő felhasználása a laboratóriumi vizsgálatok kiegészítéseként használható fel, és így megakadályozhatja a járvány további terjedését.
Mivel ezt a kísérleti tanulmányt számos korlátozásnak vetették alá, a jövőbeni vizsgálatokra van szükség annak érdekében, hogy jobban megértsük a szippantó kutyák felhasználásának lehetőségeit és korlátait az emberek vírusos megbetegedéseinek felderítésére.
Interjú a tanulmány vezetőjével, Prof. Dr. Holger A. Volk
A kisállat-gyakorlat szerkesztői beszéltek Holger Volkkal erről a kísérleti tanulmányról, amelyet a Bundeswehr, a Hannoveri Orvostudományi Kar, a Hamburg-Eppendorfi Egyetem Orvosi Központja és a TiHo Hannover együttműködésével adtak ki.
Hogyan merült fel a jelenlegi kísérleti tanulmány megvalósításának ötlete?
Prof. Dr. Holger A. Volk: A kutyák szaglás-kognitív kutatásának területén dolgozunk. Amikor a világjárvány elkezdődött, a TiHo-nál megvitattuk, hogyan tudnánk szinergizálni tudásunkat a virológia és a kognitív kutatás területén, hogy ezt segítsük. A Bundeswehr úttörő szerepet játszik a szolgálati kutyák képzésében, és ideális partner volt az ötlet gyakorlati megvalósításához.
Nyolc nap nagyon rövid edzés. A kutyák valóban ilyen gyorsan tanulnak, vagy mennyire összetett a képzésük?
Prof. Dr. Holger A. Volk: Egy speciális, automatizált „szagoktató géppel” dolgoztunk, amely játékos módon oktatta a kutyákat. A kutyák sem voltak normális kutyák, hanem speciális szippantó kutyák.
A pozitív minták súlyos betegektől származnak. Nem lehet az sem, hogy a kutyák kiszimatoltak egy általános fertőzést, és nem feltétlenül a SARS-CoV-2-t?
Prof. Dr. Holger A. Volk: Számos tényezőt kell részletesebben megvizsgálnunk. Ez csak egy kísérleti tanulmány volt. Vannak azonban az első tanulmányok, amelyek azt mutatják, hogy a SARS-CoV-2 fertőzés adott illékony „illatos koktélt” ad ki.
A BioStoffV szerint a SARS-CoV-2 a 3. kockázati csoportba tartozik - hogyan biztosíthatja, hogy minden védőintézkedést betartanak?
Prof. Dr. Holger A. Volk: A mintákat a megadott védintézkedésekkel együttmûködõ partnereink kórházaiban (Hannoveri Orvostudományi Kar, Hamburg-Eppendorfi Egyetemi Orvosi Központ) kaptuk, majd a TiHo-nkban inaktiváltuk az Új Fertõzések és Zoonózisok Kutatóközpontjában (RIZ), mielõtt a kutyáknak bemutattuk volna.
Az első eredmények rendkívül izgalmasak. Biztosan további tanulmányokat terveznek. Elárul valamit?
Prof. Dr. Holger A. Volk: A vizsgálat után a vizsgálat előtt van. Most megpróbáljuk kezelni az első tanulmány korlátait, amelyeket már említett.
Eredeti kiadvány:
Jendrny P, Schulz C, Twele F, Meller S, von Köckritz-Blickwede M, Albertus Osterhaus DME, Janek Ebbers J, Pilchová V, Pink I, Welte T, Manns MP, Fathi A, Ernst C, Addo MM, Schalke E, Volk HA (2020): COVID-19 betegek mintáinak illatosító kutyája - kísérleti tanulmány. BMC Infect Dis 20 (1): 536. DOI: 10.1186/s12879-020-05281-3.
További információ:
Itt hallhatja Prof. Dr. Holger Volk egy interjúban a rádióhálózatokkal (rbb).