Идентифициране на проби от пациенти с COVID-19 от кучета Sniffer - пилотно проучване

В TiHo Hanover беше изследвано дали обучените кучета могат да различават пробите от заразени с SARS-CoV-2 пациенти от тези от неинфектирани контроли.

Пилотно проучване показва: обучени кучета разпознават проби от пациенти с COVID-19.
Специализираните служебни кучета са успели да се научат да различават положителните от отрицателните проби само за осем дни.
Ръководител на проучванията проф. Д-р В интервю Холгер Волк обяснява откъде идва идеята за изследването и как нещата могат да продължат сега.

Продължаващата пандемия на COVID-19 ясно показва, че са необходими по-бързи и надеждни тестове за идентифициране на симптоматични и преди всичко асимптоматични пациенти, за да се намали по-нататъшното разпространение на инфекцията. В настоящите тестове обучен персонал взема назофарингеални тампони, които след това преминават през тест за верижна реакция на полимеразна обратна транскрипция (RT-PCR). Тези тестове се използват при пациенти със съмнения за симптоми на инфекция с COVID-19. За да се идентифицират асимптоматични и недосимптомни лица в допълнение към заразените, има нужда от по-бързи, по-надеждни, неинвазивни и универсални тестове. Това е единственият начин за овладяване на пандемията.

Обучените кучета разпознават специфичните за патогена миризми

Предишни проучвания показват, че изостреното обоняние на кучетата може да се използва за откриване на различни заболявания като рак, малария или бактериални и вирусни инфекции.
Обучените кучета имат способността да разпознават специфична за патогена миризма, която е съставена от различни летливи органични съединения (ЛОС). Тъй като вирусите нямат собствен метаболизъм, ЛОС се освобождават от съответните заразени клетки чрез метаболитните процеси гостоприемник.

Пилотно проучване със служебни кучета от Бундесвера

целта на изследването

Това проучване изследва дали обучените кучета могат да различават проби от заразени с SARS-CoV-2 пациенти от тези от неинфектирани контроли.

Инактивирани проби от слюнка от пациенти с COVID-19

От една страна, изследователите са използвали проби от слюнка от пациенти с COVID-19, които са показали клинични симптоми и са били положителни за SARS-CoV-2 в назофарингеалния тампон. За разлика от това, контролната група е SARS-CoV-2 отрицателна и клинично нормална. Не е имало тестове за други корона вируси.

Всички анонимизирани проби бяха потвърдени като положителни или отрицателни с теста RT-PCR SARS-CoV-2-IP4 от Института Пастьор. Освен това те бяха подложени на количествено определяне на вируса (тест за разреждане на крайната точка) и анализ на изолиране на вируса с клетки Vero E6 при условия на ниво 3 на биобезопасност. Освен това той е инактивиран с бета-пропиолактон, за да предпази кучетата и дресьорите от инфекция.

При обучението на кучета обучителите са използвали само BPL-инактивирани проби от пациенти с COVID-19. В допълнение, кучетата-снайпери получиха отрицателни контролни проби със и без предварително третиране с BPL, за да се изключи хидролизираният BPL като възможен разсейващ реагент.

Система за обучение на кучета за откриване

Обучението беше следното: Тренажорите пипетираха 100 μl от реагента върху памучен тампон, който след това беше поставен в стъклена тръба. Идентифицирането на пробата се извършва в система за обучение на кучета за откриване (DDTS; Kynoscience UG, Германия). Системата за обучение на кучета за откриване се състои от седем дупки за аромати. Във всеки пробен опит само една дупка съдържа положителна проба на SARS-CoV-2, докато другите шест дупки съдържат отрицателни проби. Ако кучето посочи дупка с положителната проба, то автоматично получава награда (храна или топка). Междувременно софтуерът случайно създаде нова позиция за следващия пробен цикъл, като гарантира, че пробите са представени по случаен и автоматизиран начин.

Резултати

Дресьорите на кучета привикнаха осемте кучета до машината в продължение на две седмици и ги обучаваха на DDTS в продължение на една седмица. След като кучетата бяха изложени на общо 10 388 представяния на проби по време на обучение, беше проведено и оценено контролирано двойно-сляпо проучване.

В рамките на рандомизираните и автоматизирани 1012 презентации на проби кучетата показаха среден общ процент на откриване от 94% със 157 верни индикации за SARS-CoV-2 положителни, 792 правилни отрицателни, 33 фалшиво положителни и 30 фалшиво отрицателни индикации. Кучетата направиха разлика между заразени и неинфектирани индивиди с обща диагностична чувствителност 83% и специфичност 96%.

Възможно е използването на кучета-шпионери за скрининг за COVID-19

След обучение, служебните кучета успяха да разграничат заразените пациенти с SARS-CoV-2 и здравите контроли с висока чувствителност и специфичност благодарение на изразеното си обоняние.

По този начин кучетата за откриване на SARS-CoV-2 биха могли да бъдат ефективна и надеждна алтернатива или допълнение към редовния скрининг тест за RT-PCR. Това важи особено за страни с малък достъп до диагностични тестове. Освен това, използването на обучени кучета-швейцари на летища, граници или при масови събития може да се използва като допълнение към лабораторните тестове и по този начин да се предотврати по-нататъшното разпространение на пандемията.

Тъй като това пилотно проучване беше обект на многобройни ограничения, са необходими бъдещи проучвания, за да се разбере по-добре потенциалът и ограниченията на използването на кучета сноуфер за откриване на вирусни заболявания при хората.

Интервю с ръководител на кабинета проф. Д-р Холгер А. Фолк

Редакторите на практиката за дребни животни разговаряха с Холгер Фолк за това пилотно проучване, публикувано в сътрудничество с Бундесвера, Медицинското училище в Хановер, Медицинския център на Хамбург-Епендорф и TiHo Хановер.

Как възникна идеята за прилагане на настоящото пилотно проучване?

Професор доктор. Холгер А. Фолк: Ние работим в областта на обонятелните когнитивни изследвания при кучета. Когато пандемията започна, обсъдихме в TiHo как можем да синергизираме знанията си в областта на вирусологията и когнитивните изследвания, за да помогнем. Bundeswehr е пионер в обучението на служебни кучета и беше идеален партньор за прилагане на идеята на практика.

Осем дни са много кратък период на обучение. Наистина ли кучетата учат толкова бързо или колко сложно е обучението им?

Професор доктор. Холгер А. Фолк: Работихме със специална автоматизирана „машина за учене на миризми“, която обучаваше кучетата по игрив начин. Кучетата също не са били нормални кучета, а специализирани кучета за шмугачи.

Положителните проби са от тежко болни пациенти. Не може ли да се случи, че кучетата са подушили обща инфекция и не е задължително SARS-CoV-2?

Професор доктор. Холгер А. Волк: Има много фактори, които трябва да разгледаме отблизо. Това беше просто пилотно проучване. Има обаче първите проучвания, които показват, че инфекцията с SARS-CoV-2 дава специфичен летлив „ароматен коктейл“.

Според BioStoffV SARS-CoV-2 е обект на рискова група 3 - как бихте могли да осигурите спазването на всички защитни мерки?

Професор доктор. Холгер А. Волк: Пробите са получени при дадените защитни мерки в болниците на нашите партньори за сътрудничество (Медицинско училище в Хановер, Университетски медицински център Хамбург-Епендорф) и след това са инактивирани в нашия TiHo в Изследователския център за възникващи инфекции и зоонози (RIZ), преди да бъдат представени на кучетата.

Първите резултати са изключително вълнуващи. По-нататъшни проучвания със сигурност ще бъдат планирани. Можете ли да разкриете нещо?

Професор доктор. Холгер А. Волк: След проучване е преди проучване. Сега ще се опитаме да се справим с ограниченията на първото проучване, което вече споменахте.

Оригинална публикация:
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): Идентификация на кучета с аромат на проби от пациенти с COVID-19 - пилотно проучване. BMC Infect Dis 20 (1): 536. DOI: 10.1186/s12879-020-05281-3.

Още информация:
Тук можете да чуете проф. Д-р. Холгер Волк в интервю за radioeins (rbb).