/TOMÁŠ FÜRST, ZUZANA KRÁTKÁ, JANA FÜRSTOVÁ, HALINA ŠIMKOVÁ/
Centrum pro bayesovskou inferenci 4B|N
Před nedávnem jsme na stránkách tohoto žurnálu volali po průzkumném vrtu, který by nám pomohl usoudit, jaká část populace se s kolegou virem SARS-Cov-2 už setkala. Už tenkrát jsme si ujasnili, že jsou dva základní typy vrtáků, které můžeme použít:
- Molekulárně genetické vyšetření pomocí PCR testu, kterým se zjišťuje přítomnost virové RNA ve výtěru sliznice (z nosohltanu či z krku);
- Imunologické vyšetření přítomnosti protilátek proti SARS-CoV-2 ze séra, kterým prokazujeme imunitní reakci organismu na virovou infekci.
Stejnou myšlenku pojalo mnoho týmů na celém světě a výsledky z průzkumných vrtů začaly postupně přicházet. Co jsme se tedy dozvěděli? Že náš vrt má tvar vrtáku.
Lidé, kteří se živí matematickým modelováním, se na svět často dívají následující optikou: Jedna věc je realita samotná, tu zná jen pánbůh/příroda (nehodící se škrtněte). Jiná věc je obraz reality, který nám poskytují nějaké měřáky. A ještě jiná věc (a to často dost podstatně) je matematický model postavený nad daty z těchto měřáků. Realita sama je „správně“ jaksi z definice. Zda je správně matematický model, se pozná až srovnáním jeho predikce s realitou. Na to je ovšem třeba počkat, až data dorazí. A také je třeba si uvědomit, že predikce modelu srovnáváme zase jen s obrazem reality získaným pomocí měřáků, nikoliv s realitou samou.
Zajímavá situace nastane, když měřáky z průzkumných vrtů poskytují data, která si vzájemně odporují. Prostě nedávají smysl. To bývá signál, že jsme se nedostatečně zamysleli nad tím, co, pomocí čeho a jak vlastně zjišťujeme. A takto to začíná vypadat i v případě průzkumných vrtů do onemocnění COVID-19, po kterých jsme před dvěma týdny volali. Holt šedivá je epidemiologie a zelený strom nemoci.
Jednak se množí hrůzostrašné historky o „zmrtvýchvstání“ viru. Proč zrovna o Velikonocích!? Evidujeme případy „vyléčených pacientů“, kteří na PCR testu virus nejprve měli, potom neměli a pak zase měli. Zde bychom rádi upozornili, že ačkoliv sensitivita PCR testu je skoro stoprocentní, znamená to jen tolik, že pokud je virová RNA v odebraném materiálu přítomna, PCR ji téměř jistě najde. Je ovšem poměrně jednoduché si představit, proč virová RNA ve stěru být nemusí, i když je pacient nakažen. Provést výtěr sliznice správně není ani jednoduché ani příjemné, tedy může se stát, že jsme virové částice zrovna na prošťourávaném místě nenabrali. A tím úskalí PCR vrtáků teprve začíná. Kdo se nebojí, další si přečte v poznámce [1] na konci textu. Jistě, nelze vyloučit, že jsme měli smůlu a infekci jsme chytili podruhé. Ale stejně nelze zapomínat na to, že pokud se po celém světě dělají tisíce opakovaných testů, je jisté, že se v mnoha případech objeví výsledky ANO-NE-ANO jen z důvodů falešné negativity.
Dále se ukazuje, že docela dost lidí, kteří COVID-19 prokazatelně prodělali, má velmi nízkou hladinu protilátek či je dokonce nemají vůbec. Ani v tomto případě nejsou imunologové překvapení. Náš imunitní systém má k dispozici celou škálu zbraní – pěchotu (NK buňky), dělostřelectvo (cytotoxické T lymfocyty) a letectvo (B lymfocyty a jejich protilátky). A stejně jako nelze akceschopnost armády dobře popsat pouze hlášením počtu letadel, nelze antivirovou imunitní odpověď popsat jen produkcí protilátek. Kdo se chce detailněji vzdělat, nechť se ponoří do poznámky [2] na konci textu. Velmi zjednodušeně lze říct, že organismus se s virem umí vypořádat už na úrovni buněčné imunity a může být dobojováno během pár dní, dřív než se vytvoří vysoké hladiny specifických ochranných protilátek. Tyto pacienty tedy v průzkumném vrtu zaměřeném na přítomnost protilátek nemusíme zachytit vůbec, nebo u nich bude hladina protilátek jen slabě pozitivní. Pokud jsou takoví lidé i mezi symptomatickými, kolik jich asi bude mezi asymptomatickými? To je klíčová otázka pro epidemiologické modely, protože tito lidé nám mohou v průzkumném vrtu vyjít negativní v obou testech (v PCR testu i v testu přítomnosti protilátek), ale přesto to nebude znamenat, že se s virem ještě nesetkali. Nicméně i samotné testování protilátek je velmi rozmanité, proto se raději podívejte do poznámky [3]. Nyní se vraťme k epidemiím.
V tomto kontextu nám přijdou nesmírně zajímavá „plovoucí pokusná akvária“, zejména letadlové lodě. Armády různých zemí je sice stavěly patrně z jiného důvodu, teď tam ale probíhají úžasně zajímavé epidemiologické experimenty. Zdá se, že koronavirus si letadlové lodě oblíbil. Pokud víme, zatím vyřadil z provozu americkou letadlovou loď na jaderný pohon Theodore Roosevelt a také chloubu francouzského námořnictva – letadlovou loď Charles de Gaulle. Na obou lodích slouží několik tisíc mladých a zdravých mužů. Na obou lodích epidemie propukla v době, kdy už všichni věděli, co se děje. To je samo o sobě zajímavé – předpokládáme totiž, že takto strategická zařízení si jistě „dávala pozor“. Co je ovšem nejpozoruhodnější – na obou lodích je nakažených méně než polovina posádky. Proč se nenakazili ostatní? Ke stejnému pokusu se propůjčily i (poněkud levnější) výletní lodě. Na Diamond Princess i Ruby Princess (na kterých se plavilo několik tisíc jistě ne mladých a jistě ne zdravých pasažérů) bylo nakonec nakaženo jen kolem 20 procent cestujících. Těžko věřit tomu, že ostatní pasažéři se s virem na lodi nesetkali. Nevíme, jestli někdo měřil pasažérům protilátky nebo se dělaly pouze stěry. Koronavirus řádí podobným způsobem i v jiných uzavřených komunitách. Například v domovech důchodců nakazí virus zřejmě kolem čtvrtiny osazenstva.
Další data přišla z průzkumného vrtu na Islandu. Tam otestovali náhodný vzorek obsahující skoro 6 procent populace (což je v případě malinkatého Islandu něco přes 2 000 lidí). Přítomnost viru potvrdili u 0.6 procent tohoto náhodného vzorku. Přitom Island má momentálně asi 1700 potvrzených případů, což je asi půl procenta populace (to je mimochodem dvakrát víc než Itálie, kde je momentálně pozitivně otestováno asi 0.3 procenta populace!). Takže na Islandu to vypadá, že díky intenzivnímu testování většinu nakažených našli. Zajímavé je, že asi 50 procent pozitivně testovaných bylo asymptomatických, což odpovídá datům z výletních lodí.
Průzkumný vrt z Gangeltu (německého města u hranic s Holandskem, které bylo jedním z nejvíce zasažených) ukázal, že ačkoliv nakažená (PCR pozitivní) byla 2 procenta obyvatel, protilátky mělo 14 procent populace. Můžeme spekulovat, že ve skutečnosti se s virem setkala ještě větší část populace Gangeltu, protože už víme, že zvýšené protilátky nejsou nutným důsledkem expozice viru.
Ještě zajímavější je pak průzkumný vrt mezi americkými bezdomovci, ve kterém vyšla téměř polovina testovaných pozitivně, ale symptomy onemocnění nevykazoval ani jediný!
Co z toho všeho plyne?
- Zdá se, že z nějakého důvodu virus nenakazí jistou část populace, i když se s ním tato setká. Otázka za trilión dolarů je, kdo jsou ti, co se nakazí.
- Asymptomatičtí nositelé viru převyšují symptomatické (skutečně nemocné) spíše jen násobně než řádově. Lze tedy usuzovat, že německá či jihokorejská agresivní testovací strategie skutečně odhalila významnou část (desítky procent, ne-li většinu) nemocných. Smrtnost COVID-19 tedy odpovídá spíše německým a korejským datům, než italským a španělským, a pohybuje se někde kolem jednoho procenta. To je asi o řád víc než u běžné sezónní chřipky.
- Vysoký podíl úmrtí v některých regionech Španělska a Itálie téměř jistě znamená, že nakažených osob je tam daleko více, než kolik zvládli otestovat. Pokud bychom uvažovali, že smrtnost COVID-19 je všude stejná (ale mrkněte na poznámku [4]!), můžeme odhadnout, že promořenost například Lombardie se už nyní blíží 20 procentům populace. To je hodnota, na které se šíření infekce na lodi Diamond Princess zastavilo. Zastaví se i v Lombardii?
- Testy na přítomnost protilátek odhalí jen část populace, která se s virem už setkala. Bohužel nevíme, kolik osob onemocnění prodělalo asymptomaticky a nevytvořilo dost protilátek. Dokud nebudeme věnovat pozornost i nespecifické imunitě (viz poznámka [2] za textem), náš průzkumný vrt nebude úspěšný tak, jak bychom si přáli. Je to jako rozhlédnout se na přechodu pro chodce jen doleva a ignorovat druhou stranu.
- Virus je zřejmě skutečně extrémně nakažlivý. Jeho smrtnost sice není tak dramatická, jak jsme se na počátku obávali, ale COVID-19 ji zvládne v imunologicky naivní populaci předvést tak rychle, že působí děsivě. Ale můžeme předpokládat, že po dosažení kolektivní imunity budeme i toto onemocnění zvládat tak, jak dnes zvládáme chřipku. Chřipka není legrace – ale ani morová rána.
[1] Stejně tak se může stát, že nedostatečně proškolený personál odebral materiál nevhodnou stěrovou soupravou (bacha na špejle s vatou), nebo že nebyl vzorek včas a dobře vyšetřen. I zde je třeba bedlivě sledovat kvalitu používaných kitů. To v současné době může být problém, jelikož počet různých home-made variací na téma PCR detekce je více, než bychom si přáli. Musíme si také uvědomit, že nepřítomnost viru na sliznici nemusí nutně implikovat jeho nepřítomnost v organismu. Můžeme ho mít prostě jen jinde zalezlý a objeví se až později při opakovaném odběru. Proto se odběry dělají minimálně dva a musí být oba negativní, aby byla osoba považována za vyléčenou.
[2] Bůh ví, proč se nemluví o základním mechanismu antivirové imunity, a tím je aktivace buněčné imunity nespecifické, které se účastní NK buňky, nebo specifické, kterou zajišťují cytotoxické T lymfocyty. V obou případech dojde k rozpoznání a zabití buněk infikovaných viry. Tedy trojský kůň (buňka s virovou náloží) je podpálen a zničen. NK buňky (natural killers, prostě zabijáci od přírody) to umějí samy od sebe, ale nespecificky. Cytotoxické buňky se „vyškolí“ na rozpoznání buněk infikovaných SARS-CoV-2 a právě tyto buňky zničí. A stejně jako protilátky jsou i specifické Tc buňky organismu k dispozici „pro příště“, kdy zareagují rychleji než při prvním kontaktu s infekcí. Náš organismus má tedy k dispozici celou škálu bojových prostředků a upření pozornosti jen na protilátky je chybou. Proč se tak stalo? Možná jsou protilátky nejpohodlnější diagnostickou metodou. Testy buněčné aktivity jsou o poznání těžší, vyžadují zkušenou laboratoř a jsou finančně náročnější.
[3] „Nespecifické protilátky“ je pojem, který se také často v souvislosti s testováním skloňuje. O co jde? Koronaviry, ale i EBV (Epstein-Barrové) viry jsou v populaci celkem běžné, setkají se s nimi děti ve školce, pak rodiče, ale i děda s babičkou hlídající malé marody. Tedy mnoho z nás má protilátky proti jiným koronavirům či EBV a ty se nám zřejmě snaží pomoci na počátku infekce. Ale i tohle může být složitější, jak píše Václav Hořejší zde. Ve studiích se ukazuje, že (nějaké) protilátky IgG se vyskytují dříve než specifické protilátky IgA. Diagnostické soupravy používané na detekci protilátek se samozřejmě liší. Čím kvalitnější ELISA testy jsou, tím specifičtější antigeny (vyskytující se pouze u SARS-CoV-2) používají. Méně specifické testy používají antigeny, které se vyskytují i u jiných koronavirů. Proto u nich může dojít k nespecifické pozitivitě – nezachytíme naše setkání se SARS-CoV-2, ale s nějakou jinou (koronavirovou) infekcí. U ELISA testů s CE-IVD certifikací víme přesně, co „chytáme“. U testů bez certifikace „made in China“ (či jinde, to byste nevěřili, kolik je najednou expertů na diagnostické kity) nemáme šanci se orientovat. Rychlotesty navíc poskytnou pouze kvalitativní informaci (ANO či NE), ale nedají žádnou informaci o množství protilátek. Hádejte, co je levnější a co nám přátelé z Číny ve velkém množství navozili! Jak tedy můžeme data z průzkumných vrtů o protilátkách porovnávat? Těžko. Je to, jako když pejsek s kočičkou vařili dort.
[4] Smrtnost je ovšem asi konstantní, jen když je nemocných málo. Jak jejich počet narůstá, tak může růst i smrtnost, protože se vyčerpají kapacity zdravotního systému a nemocným se nedostane lékařské péče. Tedy smrtnost bez pomoci je něco jiného než smrtnost s poskytnutou intenzivní léčbou.