Grupowe, a nie indywidualne testy próbek mogą być metodą na zwiększenie przepustowości badań w kierunku koronawirusa. Do takiego wniosku doszli naukowcy realizujący projekt SONAR. Wśród nich są przedstawiciele Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki UW.
SONAR to realizowany przez Wydział Matematyki, Informatyki i Mechaniki UW (WMIM UW) i Instytut Biologii Doświadczalnej im. Marcelego Nenckiego Polskiej Akademii Nauk projekt służący opracowaniu nowej strategii tzw. testowania grupowego w diagnostyce SARS-CoV-2. Testy grupowe zaś opierają się na mieszaniu próbek z wymazami pacjentów. W konsekwencji powstają pule próbek, które poddaje się testom genetycznym na obecność RNA wirusa, metodą PCR. Negatywny wynik testu pozwala na wykluczenie zakażenia koronawirusem u całej grupy osób za pomocą jednego testu.
W ramach projektu SONAR opracowano procedury przeprowadzania testów grupowych z wykorzystaniem dostępnych na rynku testów PCR.
W części realizowanej na WMIM UW przeanalizowano i porównano wiele znanych z literatury algorytmów testowania grupowego. W efekcie zaproponowano protokół, w którym metoda testowania zależy od aktualnego rozpowszechnienia choroby w populacji. Jeżeli odsetek zakażonych wynosi mniej niż 2%, to pojedynczym testem sprawdza się pulę utworzoną z 12 próbek. Jeżeli jest to więcej niż 2%, ale mniej niż 8% – wykorzystuje się tzw. test kratowy 8 x 12 próbek. Jeśli jest to od 8% do 15% – stosuje się pule rozmiaru 4. Jeśli jednak w badanej populacji zakażonych jest więcej niż 15 proc., to testy grupowe stają się nieopłacalne i próbki należy badać indywidualnie.
Średni koszt przetestowania pojedynczej osoby w porównaniu do kosztów testowania indywidualnego, w zależności od odsetka zakażonych w badanej populacji. Źródło: Szymon Toruńczyk.
Odsetek zakażonych w populacji wpływa również na skalę oszczędności, które można wygenerować dzięki tak stosowanym testom grupowym. Jeśli zakażonych próbek jest 1%, to zaproponowany protokół pozwala na 5-krotne zwiększenie liczby próbek badanych z użyciem tej samej liczby testów. 0,1% zakażonych próbek oznacza oszczędność 10-krotną.
Opracowywanie procedury testowania grupowego jest utrudnione przede wszystkim z powodu różnych stężeń, w których wirus SARS-CoV-2 może występować. Mieszanie próbek wiąże się z pewnym ryzykiem niewykrycia „rozrzedzonego” wirusa w teście grupowym.
Przedstawiony przez naukowców z WMIM i Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego protokół uwzględnia ograniczenia laboratoryjne, logistyczne i biologiczne. Jest gotowy do wdrożenia. Obecnie oczekuje na podjęcie odpowiednich decyzji na szczeblu centralnym, przede wszystkim w Ministerstwie Zdrowia.
Kierownikiem projektu SONAR jest prof. dr hab. Agnieszka Dobrzyń (dyrektor Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN). Dr Aleksandra Pękowska (kierownik Pracowni Biologii Chromatyny i Epigenomiki, Centrum Doskonałości Naukowej DIOSCURI, Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN) pełni funkcję koordynatora ds. oszacowania czułości testów i opracowania protokołu do implementacji testowania grupowego w praktyce, a dr hab. Szymon Toruńczyk z Instytutu Informatyki UW jest koordynatorem ds. optymalizacji algorytmu do procedury testowania. W realizację projektu zaangażowani byli także inni przedstawiciele WMIM UW: prof. Bartosz Klin i Grzegorz Fabiański (doktorant).