История создания тестов на COVID-19 состоит из ошибок и недоразумений. Началась она бодро: всего за несколько недель с момента появления тогда ещё безымянной инфекции врачи научились выявлять вирус методом ПЦР. На это возлагали большие надежды: ведь если найти и изолировать всех заражённых, эпидемию можно остановить. Но вышло иначе: тесты ошибались, врачи проверяли либо не тех, либо не так. Понять реальный размах эпидемии удалось только после внедрения новых тестов, но к этому моменту вирус охватил весь мир.
Автор: Алексей Каменский
Секретное задание
9 января 2020 года китайские эпидемиологи сообщили, что загадочную пневмонию в городе Ухань вызывает «вирус из семейства коронавирусов». Обнаружили возбудителя инфекции, очевидно, раньше: в тот же день китайское телевидение отчиталось и о том, что геном нового вируса полностью расшифрован. Получив биоматериал из Китая, другие страны начали спешно создавать тесты для выявления вируса.
В нашей стране с советских времён все связанные с эпидемиями исследования считаются секретной сферой. Единственной лабораторией, получившей доступ к образцам, стал новосибирский научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор». На некоторое время в разработке тестов он оказался монополистом.
К концу января «Вектор» создал тест, основанный на полимеразной цепной реакции (ПЦР). Этот метод обнаруживает болезнетворный организм за счёт многократного копирования определённого участка его генетического материала. Примерно по такой схеме, с некоторыми вариациями, работало большинство первых тестов на COVID.
У тестов сибирского монополиста был серьезный недостаток, говорит руководитель компании «ДНК-Технологии» Владимир Колин: к каждому тест-набору прилагаются две пробы, с помощью которых можно проверить его качество. Одна из них чистая (например, дистиллированная вода) и обязана показать отрицательный результат. А другая содержит частицы вирусного генома и должна дать положительный результат. Тест «Вектора» включал две реакции, а проверочный набор прилагался только к одной. Но даже таких тестов «Вектор» выпускал слишком мало — их хватало только на туристов, вернувшихся из-за границы с повышенной температурой. Других людей не тестировали. Считалось, что «уханьского вируса» без жара не бывает.
Монополия против брейншторма
Право использовать тест от «Вектора» было только у государственных лабораторий, а сам процесс тестирования был устроен довольно заковыристо. Лаборатории получали от госпредприятия тест-наборы, исследовали биоматериал, а результаты отправляли в Новосибирск на проверку. В результате процедура, которая могла занять три-четыре часа, растягивалась на несколько дней, в течение которых инфицированный мог заразить ещё несколько человек. Были проблемы и у самого теста. Он обнаруживал вирус в концентрации 105, хотя частные лаборатории, которым позднее тоже дали право разрабатывать тест-системы, добивались в 100 раз большей чувствительности.
Российский опыт не уникален: на те же грабли наступали другие страны, не рискнувшие делиться опасным биоматериалом с коммерческими лабораториями. В США получилось едва ли не хуже. Разработку теста там целиком взял на себя Центр по контролю за распространением заболеваний (CDC*). В феврале он начал распределять наборы по лабораториям, но один из компонентов оказался бракованным. В чём конкретно было дело, CDC не сообщал, а через некоторое время начал поставки обновлённых тест-систем. Однако момент был упущен: проверять всех «подозреваемых» не удавалось, и эпидемия начала распространяться. В начале марта CDC, который тогда мог проводить не больше 400 тестов в день, допустил к разработке тест-систем частные лаборатории.
Противоположный пример — Южная Корея, Австралия, Сингапур, где к разработке и производству тестов сразу привлекли частные лаборатории. Раньше всех этим занялась южнокорейская биотехнологическая компания Seegene. Её глава Чхон Чжон-Юн ещё в конце декабря понял, что дело идёт к эпидемии, приостановил остальные проекты и все силы компании бросил на тесты. К концу января Seegene довела производство до 100 тысяч тестов в неделю, затем до миллиона — хватило для отправки в несколько десятков стран.
Дело, конечно, не только в тестах, но и они внесли вклад. В 52-миллионной Южной Корее к середине мая было всего 11 тысяч заразившихся по сравнению с сопоставимой по населению Испанией, где к тому моменту коронавирус был подтверждён у 280 тысяч человек. В Австралии с 25-миллионным населением заразились всего семь тысяч. Причём и в Австралии, и в Южной Корее распространение эпидемии удалось быстро остановить: в Корее число новых заболевших пошло на спад уже через две недели после первой вспышки заболевания.
В России коммерческие лаборатории смогли зарегистрировать тестовые системы только к 30 марта. К новосибирскому «Вектору» прибавился его частный тёзка «Вектор Бест» и ещё пять-шесть компаний. Во второй половине апреля началось массовое тестирование методом ПЦР в сетях лабораторий «Хеликс» и «Гемотест». Услуга стоила около 2 тысяч рублей, в первые дни были большие и не слишком-то соблюдающие «правило 1,5 м» очереди. За две недели лаборатории проверили более 100 тысяч человек. На воппрос, сколько среди них оказались инфицированы, Минздрав не ответил.
Чтобы не заразить персонал лабораторий, тесты имели право сдавать только люди, чувствующие себя абсолютно здоровыми, с нормальной температурой, не контактировавшие с носителями инфекции. Оставался только один вопрос: зачем таким людям вообще проверяться?
Дыхательные пути неисповедимы
Методу ПЦР не удалось стать идеальным решением для диагностики опасного вируса: врачи и исследователи по всему миру замечали, что с тестами творится что-то неладное.
Методика скомпрометировала себя, диагностируя случаи повторного заражения. В начале эпидемии в Китае, а позже и в других странах было зафиксировано несколько похожих случаев, диагностированных с помощью ПЦР: тест давал сначала положительный результат (пациент болен), потом отрицательный (выздоровел), а потом опять положительный (снова заболел). 22 февраля из больницы выписали 73-летнюю кореянку. Она вернулась домой, а через пять дней опять заболела коронавирусом. Видимо, заразилась от своих детей, рассуждали тогда медики. Но чем дальше, тем менее вероятным выглядел такой вариант. Возможность повторного заражения COVID формально не опровергнута, но эпидемиологи очень в ней сомневаются. А заодно сомневаются и в результатах тестов ПЦР.
Другая проблема оказалась чисто технической: выяснилось, что правильно провести тестирование способны далеко не все доктора, не говоря уже о пациентах. Коронавирус SARS-CoV-2 комфортнее всего чувствует себя в нижних дыхательных путях — в лёгких и бронхах. Он может размножаться там и при этом отсутствовать в глотке. «В этом случае с помощью ПЦР его не выявить, каким бы чувствительным ни был тест», — объясняет директор по стратегическому развитию и инновациям «Инвитро» Дмитрий Фадин. Мы не знаем, сколько из ПЦР-отрицательных пациентов на самом деле больны. В последнее время во врачебных кругах говорят о 50–60-процентной чувствительности таких тестов.
Даже если вирус в верхних дыхательных путях присутствует, правильно взять пробу человек без медицинского опыта едва ли сможет. Понимание приходило постепенно. В США одно время были популярны «удалённые тесты»: получаешь по почте конверт с ватной палочкой, засовываешь её себе в нос и в горло, отправляешь обратно, получаешь результат. В прессе описывалась история жителей Сиэтла, заразившихся после вечеринки и проверявшихся с помощью такого теста. Половине из них он показал отрицательный результат — и теперь мы догадываемся, почему.
Оториноларинголог из клиники «Чайка» Владимир Коршок снял видео о том, как правильно брать пробу. Для показа он использовал первое, что попалось под руку, — отвёртку, которую засунул себе в нос чуть не по рукоятку, ведь на палочку должен попасть биоматериал с задней поверхности носо- или ротоглотки, иначе вся процедура теряет смысл. Многие коллеги не умеют правильно брать пробу, объяснил Коршок.
Юго-восточный экспресс
На поиск альтернатив ПЦР-тестам повлияла удивительная история, произошедшая в Сингапуре в самом начале пандемии. Тогда в городе-государстве заболели 23 прихожанина двух местных протестантских церквей. В мегаполисах с высокой плотностью населения вирус может распространиться молниеносно, и сингапурские власти с самого начала пресекали возможные цепочки заражения.
В первой церкви источник вируса нашли быстро — это были несколько туристов из Уханя, посетившие службу 19 января. Во второй церкви «нулевого пациента» тоже нашли — это был молодой прихожанин, заболевший COVID 29 января. Как он мог заразиться, было загадкой: церкви находятся в разных районах Сингапура и относятся к разным течениям протестантизма. Медики и полиция изучили все контакты пациента и вышли на след: 25 января он отмечал китайский Новый год в большой компании, где среди гостей была пара прихожан из первой церкви. С них-то и началась череда судьбоносных открытий.
Выяснилось, что пара не подозревала о болезни: несколько дней молодые люди чувствовали себя неважно, но списали это на похмелье после новогоднего веселья. Им провели анализ в Национальном центре по контролю за инфекционными заболеваниями, но было уже поздно — тест ПЦР ничего не показал. С момента возможного заражения прошёл месяц, и то ли вирус исчез, то ли его никогда и не было. ПЦР не различает людей переболевших и никогда не сталкивавшихся с инфекцией. Врачи зашли в тупик: было очевидно, что пара из церкви — недостающее звено в цепочке заражений, но подтвердить это лабораторными методами оказалось невозможно. И тогда молодым людям в виде эксперимента предложили сделать принципиально другой тест — на антитела.
Антитела — это белки, которые борются с инфекцией в организме. Для каждой инфекции антитела свои. Обычно в крови проверяют наличие антител M, которые возникают вскоре после заражения, а потом постепенно сходят на нет, и антител G — эти возникают позже, зато остаются надолго, иногда навсегда. Они-то и обеспечивают иммунную память.
В начале эпидемии тест ПЦР нужнее: вирус появляется раньше, чем антитела, а ведь важно поскорее определить, кто болеет прямо сейчас. Но сингапурцы оказались предусмотрительны: уже в феврале в одном из научных институтов был готов предварительный тест на антитела, и успех с прихожанами ускорил его разработку.
Реальность и ковидимость
В большинстве стран тесты на антитела стали появляться только к началу апреля. Тесты ПЦР (и некоторые другие виды исследований, тоже ищущие сам вирус, а не антитела к нему) к этому времени производили сотни лабораторий по всему миру.
Именно тесты на антитела впервые позволили оценить реальные масштабы коронавирусной эпидемии. У многих COVID проходит бессимптомно. Узнать про болезнь постфактум можно только по антителам в крови.
В Германии этим занялся профессор Хендрик Штрек, известный исследованиями в области ВИЧ. Он решил проверить жителей городка Гангельт на границе с Голландией — именно отсюда эпидемия начала распространяться по Германии. Из 12-тысячного населения «немецкой Ухани», как его теперь называют, Штрек исследовал тысячу. Выбирал тех, кто COVID ещё не болел. Точнее, думал, что не болел. У 14 % испытуемых Штрек обнаружил антитела — при том, что болезнь была выявлена менее чем у 1 % гангельтцев. Из полученных данных Штрек сделал смелый вывод, что по количеству заболевших Германия приближается к достижению коллективного иммунитета и режим изоляции пора ослаблять. За это его сильно критиковали коллеги.
Похожее исследование провели в Италии в десяти городках провинции Лоди недалеко от Милана. Предположительно отсюда пошла эпидемия и здесь был идентифицирован «нулевой пациент». Официальный уровень заболеваемости в Лоди составлял 1,3 %, а вычисленный с помощью тестирования на антитела колебался от 21 до 79 %. Количество умерших от COVID в Лоди тоже, как выяснилось, недооценивали. Исследователи рассчитали среднюю смертность в регионе за аналогичный период в предыдущие пять лет. И увидели, что в 2020 году цифра выросла примерно в семь раз.
У тестов на антитела свои проблемы. Если ПЦР нередко не замечает вирус, то эти, наоборот, могут спутать антитела к нынешнему коронавирусу с антителами к какому-то из его «родственников».
В России тесты на антитела пока демонстрируют результаты, в целом схожие с европейскими. Первым в начале апреля был зарегистрирован тест «Вектора». Чуть раньше, в начале марта, его испытали «на замечательных женщинах, которые сопровождают поезд „Сапсан“ Москва — Санкт-Петербург», рассказала глава Роспотребнадзора Анна Попова. У 3 % проводниц обнаружили антитела к COVID-19.
На запрос, сколько женщин проверили и у скольких был положительный результат, Роспотребнадзор традиционно не ответил. Но цифры уже не сходятся: 5 марта в России было всего четыре официальных пациента с COVID на всё 140-миллионное население. «Сапсаны» обслуживают почти 300 проводников, значит, тесты «Вектора» должны были выявить около 9 носителей антител. Это скорее курьёз, чем статистика. Но 14 апреля появились более внятные результаты тестирования набором от «Вектора»: среди 204 сотрудников Пироговского центра в Москве было выявлено примерно 15 % носителей антител — пропорция такая же, как в Гангельте.
Популярность новых тестов стала стремительно расти. Первой предложила их всем желающим за 4 300 рублей клиника Hadassah Medical Moscow в Сколкове. За несколько дней тесты прошли, по словам заместителя главврача по лечебной работе Ярослава Збышко, больше 1000 человек. Следом началось тестирование в клиниках «Чайка», «Рассвет», затем в лабораториях «Хеликс» и «Инвитро». Цена постепенно снижалась, и наконец московское правительство начало масштабную программу бесплатного тестирования: каждые несколько дней решено проверять по 70 тысяч москвичей, выбираемых случайным образом.
Тесты помогают сбору статистики, но самим тестируемым — не особо. Смягчения режима изоляции для носителей антител не предусмотрено.
* Centers for Disease Control and Prevention.