1. Inleiding

Zoals op 1 oktober 2020 zijn er wereldwijd meer dan 33 miljoen bevestigde gevallen van COVID-19, met meer dan 1 miljoen doden (https://covid19.who.int/). De WHO en vele regeringen hebben de noodzaak benadrukt van meer tests als middel om de ziekte te screenen, de epidemiologie ervan te begrijpen en de veiligheid van het publiek te beoordelen om weer aan het werk te gaan. RT-qPCR is momenteel de meest gebruikte methode om het virus op te sporen, maar er zijn nadelen aan deze testmethode.

Antibody tests hebben een belangrijke plaats in de testprotocollen voor COVID-19, om de nauwkeurigheid van de tests te verhogen naast PCR voor het verbreden van het detectievenster voor de test en om een beter inzicht te krijgen in de verspreiding van de infectie door de bredere populatie. SureScreen Diagnostics heeft een snelle laterale flow-immunoassay (LFIA)-test ontwikkeld voor de kwalitatieve detectie van twee antilichamen die specifiek voor SARS-CoV-2 zijn. De voordelen van deze test zijn een laag monstervolume, meerdere typen monsters, snelheid van de test, gebruiksgemak, kosteneffectiviteit en gemakkelijk af te lezen resultaten.

Recentelijk heeft SureScreen Diagnostics ook een antigeentest ontwikkeld, die specifieke virale eiwitten detecteert. De voordelen van deze test zijn vergelijkbaar met die van de antilichaamtest, zoals hierboven beschreven. Aangezien het antigeen eerder detecteerbaar is dan antilichamen, zal het combineren van de twee tests leiden tot een effectieve diagnose, een groter detectievenster en een indicatie van een eerdere infectie. Dit rapport geeft een samenvatting van de werking van de antigeentest, vergelijkingen van antigeen- en antilichaamtests en hoe deze gecombineerd kunnen worden voor een effectieve diagnose van COVID-19.

2. Hoe de antigeentest werkt

De test bestaat uit een laterale stroom immunoassay apparaat. Het monster wordt gemengd in een bufferoplossing, die wordt toegevoegd aan de teststrip. De bufferoplossing zorgt ervoor dat het monster langs de teststrip stroomt, waar het in contact komt met antilichamen die specifiek zijn voor het antigeen.

Als de COVID-19 antigenen in het monster aanwezig zijn, zullen de antilichamen zich aan hen binden, waarna ze langs de strook stromen en zich binden aan een tweede set antilichamen die op bepaalde plaatsen op de teststrook worden gefixeerd. Als het antigeen niet in het monster aanwezig is, zal er een reactie optreden op de controlelijn (C), maar geen reactie op de testlijn (T). De testresultaten zijn klaar om geïnterpreteerd te worden.

Lijnen gedetecteerd op zowel de Testlijn (T) als de Controlelijn (C) geven een positief resultaat aan, terwijl een lijn gedetecteerd op de controlelijn alleen een negatief resultaat aangeeft. Als een controlelijn niet wordt gedetecteerd, is de test ongeldig en moet deze worden weggegooid. Dit proces duurt minder dan 15 minuten, waardoor de hele testprocedure minder dan 20 minuten duurt. Bovendien kunnen meerdere teststroken achter elkaar worden getest, wat het proces nog efficiënter maakt.

3. Antigeen vs Antilichaam

Een antigeen is de veroorzaker van de ziekte. In het geval van COVID-19 is het antigeen het virus zelf, of meer specifiek de eiwitten van het virus. Antilichamen zijn immuuneiwitten die door het lichaam worden geproduceerd als reactie op het antigeen, en fungeren om het antigeen te ‘markeren’ als schadelijk, zodat de rest van het immuunsysteem het kan wissen.

Het venster van detectie dat aan COVID-19 antigeen wordt gegeven en de antilichaamrespons zijn verschillend. Voor het antigeen is het detectievenster vergelijkbaar met conventionele nucleïnezuurtests (zoals qPCR). Detectie is mogelijk vanaf 2-3 dagen voordat de symptomen zich ontwikkelen en de dag na het verschijnen van de symptomen een piek bereiken. Antigeentests worden na verloop van tijd minder betrouwbaar, omdat het immuunsysteem het virus begint op te ruimen en het virus in de lagere luchtwegen begint af te dalen (waardoor keelswabs minder effectief worden). De antilichaamtest van SureScreen heeft aangetoond dat antilichamen al 3 dagen na het ontstaan van de symptomen worden gedetecteerd en na 14 dagen na het optreden van de symptomen de piekgevoeligheid bereiken. De onderstaande afbeelding toont de tijdlijn van zowel antigeen als antilichamen.

Bron: UK Onderzoek en innovatie (https://coronavirusexplained.ukri.org/en/article/vdt0006/).

4. Cycle Threshold (Ct) Waarden en RT-qPCR

De huidige ‘gouden standaard’ in de klinische diagnostiek voor COVID-19 is de omgekeerde transcriptase kwantitatieve polymerase kettingreactie (RT-qPCR). Kort gezegd neemt deze methode het virale RNA, reverse transcriptaseert het in DNA en versterkt vervolgens de DNA-kopieën tot er een fluorescerende marker wordt gedetecteerd. De aanwezigheid of afwezigheid van een fluorescentiesignaal geeft een positief of negatief resultaat, respectievelijk.

Als RT-qPCR het aantal DNA-kopieën voortdurend verhoogt, in een positief monster, zullen er uiteindelijk genoeg kopieën zijn om een fluorescentiesignaal te geven. Vandaar dat veel PCR-systemen gebruik maken van een cut-off waarde, gebaseerd op de cyclusdrempel (Ct). De Ct is het aantal PCR-cycli dat nodig is om een positief resultaat te geven. In het algemeen betekent een lagere Ct-waarde dat het monster een groot aantal virale RNA-kopieën had (er waren dus minder PCR-cycli nodig om een fluorescentiesignaal te geven). De afgeknipte Ct-waarde is het aantal cycli waarboven de virale RNA-kopieën te laag zijn om als een positief COVID-geval te worden geclassificeerd. Onderzoekers gebruiken deze cut-off waarde ook als indicator of een persoon het virus kan verspreiden naar een andere persoon. De meeste diagnostische PCR-systemen gebruiken een cut-off Ct-waarde van 30. Dit komt typisch overeen met virale RNA-ladingen van <100 exemplaren per mL monster, waardoor de PCR-test extreem gevoelig is.

5. Relatie tussen Ct-waarden, virale belasting en besmettelijkheid

Met voldoende cycli is PCR in staat om zeer lage virusbelastingen te detecteren, ver onder het niveau dat symptomen of verspreiding van infecties zou veroorzaken. Echter, afhankelijk van de gedefinieerde Ct-afsluiting, kunnen sommige van deze gevallen in een vroeg stadium worden gemist. PCR is geschikt voor het diagnosticeren van pre- of asymptomatische COVID-gevallen, maar het vereist opgeleide professionals om de analyse uit te voeren en het kost tijd om een resultaat te verkrijgen. Daarom is het noodzakelijk om laboratoriumdiagnostische procedures te combineren met snelle, goedkope tests voor de massatests voor COVID-19. Het gebruik van combinatietesten is aantoonbaar de beste methode om COVID-19 op te sporen, waardoor verdere besmetting wordt beperkt.

6. Antigeentest Tijdlijn

De onderstaande figuur laat zien hoe de concentratie van het antigeen in de loop van de tijd verandert. Zoals te zien is, neemt de virale belasting snel toe na de blootstelling, voordat deze gestaag afneemt. Bij het testen voor COVID-19 is er veel discussie geweest over gevoelige laboratoriumscreening versus snelle testapparatuur. Dit werd onlangs geanalyseerd (Larremore et al. (2020), die stelden dat de testgevoeligheid ondergeschikt is aan de testfrequentie bij massascreening voor het SARS-CoV-2-virus. Hiervoor zijn verschillende redenen; ten eerste betekent de virale kinetiek dat de concentratie van het virus in de luchtwegen in eerste instantie laag blijft, daarna snel stijgt en daarna langzaam afneemt. Herhaalde tests betekenen dat het virus in een vroeg stadium kan worden opgespoord, aangezien het niveau ervan boven de detecteerbare drempel van de test stijgt. Eenmalig gebruik van een zeer gevoelige test is echter alleen effectief als deze op het optimale moment wordt gebruikt en kan worden gemist als deze te vroeg of te laat wordt gebruikt. Ten tweede, zelfs als een snelle test een lage gevoeligheid heeft, kan dit worden verbeterd door te herhalen met bepaalde tijdsintervallen. Als een sneltest bijvoorbeeld een gevoeligheid van 80% heeft, neemt de gevoeligheid toe tot 99% door drie keer te herhalen. Daarom is het herhaaldelijk testen van COVID-19 zeer gunstig voor het detecteren van COVID-19, in plaats van een enkele test met behulp van zeer gevoelige apparatuur. Bovendien zorgt het combineren van verschillende snelle screeningsapparaten, zoals antigeen- en antilichaamtests, ervoor dat de maximale gevoeligheid op het vroegste moment kan worden bereikt.

7. Combinatietest

Zoals in bovenstaande figuur is weergegeven, kunnen antigenen worden gedetecteerd bij het begin van de symptomen (dag 0 tot 10) en kunnen antilichamen later worden gedetecteerd (dag 3 en later). In dit stadium is niet bekend hoe lang antilichamen in het lichaam blijven en welke niveaus nodig zijn voor de immuniteit. De illustratie toont echter aan dat het effectief combineren van antigeen- en antilichaamtests uiterst nuttig is om de testgevoeligheid te maximaliseren en de gehele periode van de infectie bij een individu te bestrijken. Daarom biedt de combinatie van snelle antigeen- en antilichaamtests een alternatief voor PCR voor massascreening voor COVID-19, vooral op de werkplek en in de samenleving in het algemeen. Effectieve antilichaamtests zorgen ook voor een beter begrip van het infectiestadium en de lange levensduur van COVID-19 antilichamen.

8. Conclusie

Al met al is de antigeentest van onschatbare waarde voor de vroegtijdige detectie van het SARS-CoV-2-virus in de bovenste luchtweg. De antilichaamtest is een uiterst gevoelige en nauwkeurige methode om eerdere SARS-CoV-2-infectie te identificeren en de immuniteit na herstel te bepalen. Aangezien de twee verschillende opsporingsvensters hebben, kan het combineren ervan een duidelijk beeld geven van de blootstelling, de infectie, het herstel en de immuniteit op lange termijn van een individu voor het virus. Door hun hoge gevoeligheid, gebruiksgemak en snelle testtijd zijn de twee tests geschikt voor massale screening van patiënten in de gezondheidszorg en de bredere populatie, zoals de werkplek, de maatschappij, en in nationale en internationale reizen.

9. Referenties

1. Tom MR en Mina MJ (2020). Om de SARS-CoV-2-test te interpreteren, moet u de cyclusdrempelwaarde in aanmerking nemen. Infectieuze ziekte maatschappij van Amerika. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7314112/pdf/ciaa619.pdf)

2. Larremore DB et al. (2020). De testgevoeligheid is ondergeschikt aan de frequentie en de doorlooptijd van de COVID-19-surveillance. (https://doi.org/10.1101/2020.06.22.20136309, https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.06.22.20136309v2)