TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI XÉT NGHIỆM SARS-CoV-2
Tổng hợp và viết bài: TS. Đào Thị Thanh Hiền – R&D Manager
Tháng 12 năm 2019, một loại coronavirus chủng mới (SARS-CoV-2) gây bệnh COVID-19 cho bệnh nhân, bắt đầu xuất hiện ở Trung Quốc và hiện đang lan rộng ra toàn thế giới. Trong bối cảnh đại dịch vi rút mới này, nhiều loại xét nghiệm mới chẩn đoán SARS-CoV-2 đã được phát triển để quản lý bệnh nhân mắc căn bệnh này. Chúng bao gồm các xét nghiệm sinh học phân tử và huyết thanh học, một số xét nghiệm có thể thực hiện nhanh (POCT).
Các loại xét nghiệm SARS-CoV-2
Bài viết này sẽ trình bày tổng quan về các loại xét nghiệm hiện có để quản lý bệnh nhân mắc COVID-19, cũng như để sàng lọc những người hiến tặng huyết tương tiềm năng đã khỏi bệnh sau COVID-19.
Có 3 loại xét nghiệm được sử dụng để phát hiện đang nhiễm vi rút hoặc trong đã từng nhiễm là xét nghiệm phát hiện sinh học phân tử, huyết thanh học và kháng nguyên.
1. Xét nghiệm sinh học phân tử Phản ứng chuỗi polymerase phiên mã ngược (RT-PCR)
Xét nghiệm được sử dụng để xác định xem bệnh nhân có bị nhiễm vi rút hay không. Hiện tại, đây là loại xét nghiệm chính đang được sử dụng để xác định xem bệnh nhân có hay không đang bị nhiễm SARS-CoV-2.
RT-PCR là một kỹ thuật có độ nhạy cao để phát hiện RNA, theo đó RNA được phiên mã ngược thành DNA bổ sung (cDNA) và đích cDNA đặc trưng cho mầm bệnh sẽ được khuếch đại. SARS-CoV-2 RNA có trong bệnh phẩm, thường được thu thập dưới dạng tăm bông mũi họng (NP) hoặc mũi trước sẽ được phát hiện bằng xét nghiệm này. Tùy thuộc vào hệ thống máy xét nghiệm, xét nghiệm RT-PCR này có thể được hoàn thành trong vòng chưa đầy 1 giờ đến vài giờ kể từ khi cho mẫu lên máy. Kết quả của xét nghiệm này không kết luận được liệu một bệnh nhân đã từng có bị nhiễm trùng trước đó hay không; loại xét nghiệm RT-PCR này chỉ phát hiện những bệnh nhân đang tích cực đào thải vi rút (đang nhiễm trùng hoặc mang mầm bệnh) hoặc những bệnh nhân có tồn tại RNA vi rút còn sót lại. Do đó, xét nghiệm này hữu ích nhất trong các trường hợp cấp tính để phát hiện bệnh nhân mắc COVID-19, nơi kết quả có thể thông báo các quy trình cách ly thích hợp và đảm bảo rằng các quy trình thiết bị bảo vệ cá nhân (PPE) thích hợp được sử dụng khi điều trị những bệnh nhân này. Tính đến ngày xuất bản bài báo này, trong số 102 phòng thí nghiệm thương mại và / hoặc nhà sản xuất bộ xét nghiệm đã được Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) chấp thuận sử dụng khẩn cấp để xét nghiệm SARS-CoV-2, 81 trong số đó là xét nghiệm phân tử (Ban 2).
Bệnh phẩm NP thường khó lấy, FDA đã đồng ý bệnh phẩm tăm bông hầu họng (OP) được chấp nhận khi không thể lấy bằng tăm bông NP. Ngoài ra, FDA gần đây đã cấp Giấy phép Sử dụng Khẩn cấp (EUA) cho Phòng thí nghiệm gen lâm sàng Rutgers-Đại học Rutgers thực hiện xét nghiệm RT-PCR để phát hiện định tính SARS-CoV-2 trong mẫu nước bọt cũng như miếng gạc mũi OP, NP, mũi trước và mũi giữa, RNA của virus có thể khó phát hiện hơn trong loại mẫu vật này.
Kết quả âm tính giả với xét nghiệm RT-PCR cũng có thể xảy ra. Một báo cáo ghi lại một bệnh nhân có nhiều mẫu RT-PCR NP/OP cho kết quả âm tính nhưng cuối cùng đã được phát hiện SARS-CoV-2 trong một mẫu dịch rửa phế quản phế nang (BAL). FDA khuyến cáo chỉ xét nghiệm dịch BAL trong một số trường hợp lâm sàng nhất định như thở máy xâm nhập và xét nghiệm đờm ở những bệnh nhân bị ho có đờm.
2. Xét nghiệm huyết thanh học
Loại xét nghiệm này dùng để xác định lịch sử phơi nhiễm và/hoặc tình trạng miễn dịch của bệnh nhân. Nó phát hiện sự có mặt của kháng thể chống lại kháng nguyên SARS-CoV-2 trong huyết thanh, huyết tương hoặc mẫu máu toàn phần. Sau khi bị nhiễm virus, sẽ cần có một thời gian trước khi hệ thống miễn dịch sản xuất kháng thể (Hình 1). Thời gian này, được gọi là thời kỳ cửa sổ và bệnh nhân bị nhiễm SARS-CoV-2 sẽ có kết quả xét nghiệm âm tính trên xét nghiệm huyết thanh học. Thông thường, khi hệ thống miễn dịch tạo ra phản ứng chống lại vi rút, các kháng thể immunoglobulin (Ig) M tồn tại trong thời gian ngắn ban đầu được tạo ra, sau đó là phản ứng kháng thể IgG bền hơn. Tuy nhiên, các dữ liệu về tuổi thọ của kháng thể kháng SARS-CoV-2 vẫn còn hạn chế.
Hình 1: Thể hiện mức độ phát hiện RNA, IgM và IgG của virus ước tính đối với SARS-CoV-2
Biểu đồ trong Hình 1 thể hiện mức độ phát hiện RNA, IgM và IgG của virus ước tính đối với SARS-CoV-2 dựa trên các tài liệu đã được công bố. Thời gian cửa sổ trung bình ước tính là từ 7 đến 12 ngày; hầu hết bệnh nhân mắc COVID-19 có kháng thể có thể phát hiện được khoảng 15 ngày sau khi bắt đầu các triệu chứng. Do việc xác định thời điểm khởi phát triệu chứng nên những ngày này có thể rất khác nhau. Ngoài ra, RNA của virus đã được chứng minh là đạt đỉnh điểm trong tuần đầu tiên của bệnh và sau đó giảm dần.
Các xét nghiệm huyết thanh học có thể phát hiện cho một loại globulin miễn dịch hoặc phát hiện đồng thời kháng thể IgM và IgG. Tùy thuộc vào kỹ thuật và công nghệ, các xét nghiệm kháng thể thường có thể được hoàn thành trong 1 đến 2 giờ sau khi thực hiện xét nghiệm. Hiện tại, có một số xét nghiệm kháng thể thương mại có sẵn chạy trên các máy phân tích tự động lớn, từ các nhà sản xuất thuốc thử chẩn đoán như Roche Diagnostics, Abbott Diagnostics và Ortho Clinical Diagnostics, Beckman Coulter, Inc và Siemens AG.
Vì SARS-CoV-2 là một loại vi rút mới nên cơ chế tạo ra miễn dịch và thời gian miễn dịch sẽ kéo dài bao lâu vẫn chưa rõ. Xét nghiệm kháng thể có thể đặc biệt hữu ích đối với những người có thể đã có các triệu chứng điển hình của COVID-19 nhưng chưa bao giờ được kiểm tra bằng xét nghiệm RT-PCR và hiện đã khỏi bệnh. Ngoài ra, các xét nghiệm kháng thể cũng có thể được sử dụng trong giám sát huyết thanh, trong đó dữ liệu thu được để tính toán tỷ lệ phổ biến của kháng thể kháng SARS-CoV-2 trong cộng đồng. Thông tin như vậy có thể giúp các nhà dịch tễ học hiểu rõ hơn gánh nặng thực sự của bệnh tật và lập mô hình động lực tiếp tục lây truyền vi rút dựa trên tỷ lệ phần trăm dân số miễn dịch và nhạy cảm. Tuy nhiên, cũng như tất cả các xét nghiệm nói chung, độ chính xác của kết quả và hiệu quả sẽ chỉ dựa trên các đặc điểm độ nhạy và độ đặc hiệu của xét nghiệm.
Xét nghiệm kháng thể COVID-19 cũng rất quan trọng để xác định kháng thể kháng SARS-CoV-2 ở những bệnh nhân đã khỏi bệnh sau COVID-19 có thể hiến huyết tương, sau đó truyền huyết tương cho những bệnh nhân COVID-19 nặng. Để loại huyết tương này có hiệu quả, các kháng thể hiện diện phải có hoạt tính trung hòa (nghĩa là, các kháng thể liên kết và vô hiệu hóa sự lây nhiễm của virus SARS-CoV-2 đang hoạt động). Lý tưởng nhất là những người hiến tặng huyết tương dưỡng bệnh sẽ không bị nhiễm trùng (không có triệu chứng trong> 14 ngày) và có hiệu giá kháng thể trung hòa vi rút cao (được xác định bằng xét nghiệm huyết thanh).
Sơ đồ minh họa của xét nghiệm nhanh kháng thể kết hợp SARS ‐ CoV ‐ 2 IgM ‐ IgG.
A, Sơ đồ nguyên lý;
B, một minh họa của các kết quả thử nghiệm khác nhau;
C, line control;
G, line IgG, globulin miễn dịch G SARS ‐ CoV ‐ 2
M, line IgM, globulin miễn dịch M SARS ‐ CoV ‐ 2
Các xét nghiệm nhanh (POCT) cho SARS-CoV-2 cũng đã hiện diện trên thị trường. Về mặt lợi điểm, các xét nghiệm này có thời gian trả kết quả nhanh (TAT) và có thể được thực hiện dễ dàng bởi các nhân viên không thuộc phòng xét nghiệm lâm sàng. Các xét nghiệm này có thể là sinh học phân tử hoặc huyết thanh học. Một thử nghiệm POCT phân tử của Abbott Diagnostics sử dụng kỹ thuật khuếch đại axit nucleic đẳng nhiệt (một kỹ thuật tương tự như phản ứng chuỗi polymerase [PCR]) để phát hiện SARS-CoV-2 trong khoảng 15 phút. Kết quả của các nghiên cứu gần đây đã chứng minh xét nghiệm Abbott ID Now có độ nhạy thấp đối với với các mẫu vật được thu thập trong dung dịch vận chuyển. Do đó, EUA đã đề nghị chỉ xét nghiệm từ bệnh phẩm quét dịch mũi họng khô / trực tiếp cho xét nghiệm này.
Các xét nghiệm nhanh huyết thanh học POCT khác sử dụng nguyên lý xét nghiệm miễn dịch dòng bên để phát hiện định tính các kháng thể IgM và / hoặc IgG từ các mẫu máu toàn phần. Kết quả sẽ có sau khoảng 15 đến 20 phút.
3. Xét nghiệm phát hiện kháng nguyên
Hiện nay đã có loại xét nghiệm phát hiện kháng nguyên sử dụng kỹ thuật xét nghiệm sandwich miễn dịch huỳnh quang dòng bên để phát hiện kháng nguyên protein nucleocapsid của SARS-CoV và SARS-CoV-2 như của Tập đoàn Quidel (Sofia 2 SARS Antigen FIA). Về lý thuyết, các protein của virus có thể được phát hiện bằng cách sử dụng một số phương pháp bắt giữ kháng nguyên.
Một số kit xét nghiệm Covid của các hãng lớn như Beckman Coulter, Diasorin do Mitalab phân phối
Các xét nghiệm như vậy được sử dụng thường quy cho các xét nghiệm virus khác (ví dụ: kháng nguyên p24 của virus gây suy giảm miễn dịch ở người [HIV] – xét nghiệm HIV thế hệ thứ 4 và thứ 5), và cả đối với kháng nguyên bề mặt viêm gan B. Giống như xét nghiệm sinh học phân tử, xét nghiệm phát hiện kháng nguyên có thể được sử dụng để phát hiện nhiễm SARS-CoV-2 đang hoạt động.
Một số kit xét nghiệm Covid của các hãng lớn như Beckman Coulter, Diasorin do Mitalab phân phối
Tóm lại, các xét nghiệm sinh học phân tử và huyết thanh học đều cung cấp dữ liệu có ý nghĩa cho việc điều trị bệnh nhân mắc COVID-19. Tuy nhiên, mỗi loại có công dụng lâm sàng khác nhau, đặc điểm khác nhau và hạn chế khác nhau. Các phòng thí nghiệm lâm sàng vẫn đang tiếp tục phát triển, hoàn thiện các xét nghiệm mới và tăng cường khả năng xét nghiệm để đáp ứng nhu cầu cao về xét nghiệm bệnh nhân trong thời kỳ đại dịch này.