Vergroot de pakkans van het virus: snel, veel en vaak testen

Coronavirus Hoe voorkomen we een tweede golf Covid-19-patiënten? Dat kan door heel veel te testen. Maar daar is nog wel wat creativiteit voor nodig.

De bevolking van de Chinese stad Wuhan werd in mei massaal getest op het nieuwe coronavirus. Miljoenen testen werden uitgevoerd, om het laatste restje van de epidemie te kunnen uitdoven.
De bevolking van de Chinese stad Wuhan werd in mei massaal getest op het nieuwe coronavirus. Miljoenen testen werden uitgevoerd, om het laatste restje van de epidemie te kunnen uitdoven. Foto AFP

Dagelijks worden er nu zo’n tienduizend coronatesten afgenomen in Nederland. De hoop is dat GGD’s hiermee nieuwe uitbraken snel in kaart brengen en door contacten op te sporen en te isoleren voorkomen dat het virus zich verder verspreidt. Iets meer dan een half procent van de testuitslagen is positief, wat erop neerkomt dat er nu iedere week rond de vierhonderd nieuwe besmettingen opgespoord worden.

Lees ook: Nieuwe testvormen om coronabesmettingen te vinden

Op de totale Nederlandse bevolking is het aantal actieve besmettingen op dit moment dus gering, en de flink opgeschroefde testcapaciteit lijkt ruim voldoende om grip te houden op uitbraken. Het is lastig te voorspellen hoe de pandemie zich verder zal ontwikkelen. In Europa neemt de ernst nog altijd af, maar wereldwijd groeit het aantal besmettingen nog exponentieel. Voorzitter Tedros van de Wereldgezondheidsorganisatie waarschuwde deze week opnieuw dat landen meer moeten doen om de pandemie onder controle te brengen.

Lees over de ontwikkeling wereldwijd: Pandemie is nog lang niet over, wordt ‘erger en erger’

Zolang het virus internationaal nog volop circuleert, kan het ook hier weer opleven. Deskundigen waarschuwen daarom dat we wellicht in het oog van de storm zitten en dat er straks in het najaar mogelijk een tweede golf van besmettingen volgt. Het gevaar bestaat dat landen dan opnieuw tegen de grenzen van hun testcapaciteit aanlopen.

De gouden standaard voor het aantonen van een besmetting is nu een genetische test op monsters die met een wattenstaafje diep in de neus of keel moeten worden afgenomen. Dat is onaangenaam, arbeidsintensief, duur en relatief traag. Gelukkig werken wetenschappers internationaal hard aan nieuwe, inventieve oplossingen om makkelijk, snel en massaal te blijven testen op het coronavirus. Een perspectief op het nieuwe testen.

Speekseltesten

Je laten bemonsteren met wattenstaafjes diep in de neus of keel is over het algemeen geen pretje. Het afnemen van een goed monster vergt bovendien enige vaardigheid, dus je kunt het niet zelf doen. Het personeel van de teststraten loopt daarbij zelf ook nog eens het risico besmet te worden.

Dat kan eenvoudiger, want ook speeksel van besmette personen bevat genoeg SARS-CoV-2 om besmetting aan te tonen. Mensen zelf even laten spugen in een buisje zou heel wat rompslomp schelen. En mogelijk is zo’n speekseltest zelfs betrouwbaarder, schrijven Amerikaanse onderzoekers onder leiding van epidemioloog Nathan Grubaugh van Yale University in een preprint-artikel.

Ze baseren zich op een vergelijkend onderzoek onder 44 ziekenhuispatiënten met Covid-19, variërend in ernst. Een genetische test op het virus in speeksel was gevoeliger dan die op een professioneel afgenomen neusslijmmonster, en daarnaast was de uitslag over verschillende dagen minder wisselvallig. Om zeker te weten dat de speekseltest een volwaardig alternatief is, zou het onderzoek in grotere groepen herhaald moeten worden.

Massatesten

Wanneer je grote groepen tegelijk op corona wilt testen, hoef je niet iedereen apart te testen. Je kunt de slijmmonsters van tientallen personen bij elkaar voegen (poolen) en vervolgens de genetische test op het virus uitvoeren. Dat is de snelste manier om een krappe testcapaciteit op te schalen.

Er zit wel een nadeel aan: met zoveel verschillende monsters bij elkaar wordt de genetische test minder gevoelig, maar het signaal is nog altijd sterk genoeg om er in een pool van dertig personen één besmet persoon te kunnen detecteren, toonden Duitse onderzoekers aan.

Deze strategie werkt uiteraard het best wanneer er weinig besmettingen zijn. Als het goed is testen dan de meeste samengevoegde pools negatief, waardoor het relatief weinig werk is om de positieve monsters uit te splitsen en opnieuw te testen om op individueel niveau vast te stellen wie er positief was.

Vrijwel iedereen

Chinese gezondheidsautoriteiten gebruikten de pooled testen toen zij in mei miljoenen inwoners van Wuhan opnieuw testten op corona. Hiermee werden enkele honderden nieuwe besmettingen ontdekt. De massatest van vrijwel iedereen in Wuhan laat zien dat op deze manier ook mensen met asymptomatische of presymptomatische Covid-19 kunnen worden opgespoord om ook het laatste restje van de epidemie te kunnen uitdoven.

Wetenschappers bedenken nog altijd nieuwe manieren waarop ze de ‘pakkans’ van het virus en dus de betrouwbaarheid van massatesten kunnen verbeteren. Israëlische onderzoekers bedachten bijvoorbeeld een methode waarbij ieder individueel monster volgens een algoritme verdeeld wordt over tientallen pools met telkens andere combinaties van monsters van honderden andere mensen. De combinatie van pools die positief zijn wijst dan precies die ene persoon aan die besmet is. Zo kan de efficiëntie van massatesten nog wel acht keer omhoog, schrijven de Israëli’s.

Sneltesten

De genetische test op het coronavirus die nu de gouden standaard is vergt een aantal (bio-)chemische bewerkingsstappen. De cruciale reactie is de zogeheten polymerasekettingreactie (PCR) die nodig is om de minieme hoeveelheid virus-rna op te krikken naar een meetbaar signaal. Dit vergt tijd omdat verschillende reactiestappen bij een andere temperatuur moeten plaatsvinden. Dat betekent opwarmen, afkoelen, opwarmen, afkoelen en dat wel veertig keer achter elkaar. In de praktijk hoort iemand die getest is binnen één tot twee dagen de uitslag. Maar snelheid is bij het indammen van een uitbraak cruciaal, want in een paar dagen kan iemand de infectie al weer aan anderen hebben overgedragen.

De Amerikaanse bedrijven Abbott en Cepheid hebben ieder hun eigen snelle analyserobots aangepast voor de detectie van SARS-CoV-2. Binnen vijf tot dertig minuten kunnen ze een testresultaat geven. De Amerikaanse FDA heeft ze toegelaten voor noodgebruik in ziekenhuizen. In een vergelijkend onderzoek bleek dat de apparaten net iets minder betrouwbaar zijn dan de oude vertrouwde langzame PCR-methode. Maar het grote nadeel van deze apparaten is dat ze erg prijzig zijn en alleen geschikt voor gebruik in een laboratorium of ziekenhuis.

Bewerkelijke stappen

Maar zonder al die bewerkelijke temperatuurstappen van PCR kan de analyse ook versnellen. Voor zo’n methode legden Japanse onderzoekers van de Universiteit van Osaka al twintig jaar geleden de basis. De zogeheten loop mediated isothermal amplification, oftewel LAMP, levert het genetische bewijs voor de aanwezigheid van het coronavirus in krap dertig minuten. Deze reactie vermenigvuldigt kenmerkende stukjes genetisch materiaal van het virus bij constante temperatuur. De truc is dat bij elke reactiestap waarin het stukje erfelijk materiaal gekopieerd wordt protonen vrijkomen. Daardoor daalt de zuurgraad van de oplossing als er SARS-CoV-2-rna in zit. Met een eenvoudige kleurstof als zuurindicator is dat zichtbaar te maken; roze is negatief en geel positief. En het mooie is: deze test kan direct gedaan worden op een speekselmonster, zonder bewerkelijke zuiveringsstappen vooraf.

Er zijn nog wel zorgen over de gevoeligheid van dit soort tests. Maar daar kan het bekende precisiegereedschap van de moleculaire biologie, Crispr-cas, wat aan doen. Crispr-cas, dat ontleend is aan het afweersysteem van bacteriën tegen virussen, staat bekend om zijn hoge selectiviteit. Het cas-enzym herkent het door LAMP versterkte genetische materiaal van het virus en knipt dan een kleurstofmolecuul in tweeën. De reactie kan zichtbaar gemaakt worden met een speciaal papieren strookje: verschijnt er een blauw streepje op de strip, dan is het monster positief.

Lees over Crispr-cas: Een nieuwe zoek-en-vervangmachine voor dna

Twee concurrerende bedrijven, Mammoth Biosciences in San Francisco en Sherlock Biosciences in Boston werken ieder aan hun eigen versies. De snelheid en het eenvoudige gebruik maken de Crispr-cas-gebaseerde test veelbelovend.

Thuistesten

Er zijn nog veel meer technische snufjes in ontwikkeling die het testen op corona nog handzamer kunnen maken, blijkt uit een recent overzicht in het vakblad Nature Biotechnology. Het spannendst zijn de methodes die zo gevoelig zijn dat de vermenigvuldigingsstap van virus-rna helemaal kan worden overgeslagen. Dan wordt misschien realtime testen met een klein apparaatje op een vliegveld of bij de ingang van een concertzaal mogelijk. Maar dat is nog toekomstmuziek.

Epidemioloog Michael Mina van Harvard University denkt dat testen nu al niet meer in laboratoria door geschoold personeel hoeven worden uitgevoerd. Goedkope en simpele tests die mensen zelf thuis kunnen uitvoeren winnen het volgens Mina altijd van de precisie van het lab, omdat de frequentie waarin mensen getest worden veel belangrijker dan de gevoeligheid van de test. De kwantiteit compenseert dan ruimschoots voor de kwaliteit. En als je veel wilt testen moet het zo makkelijk, zo snel en zo goedkoop mogelijk.

Goedkope en simpele tests die mensen thuis uitvoeren, winnen het van de precisie van het lab

Mina en zijn collega’s lieten in modelberekeningen zien dat dagelijks of om de dag testen het aantal besmettelijke individuen in de samenleving dramatisch reduceert in vergelijking tot alleen testen bij klachten. Dan worden de mensen die geen of zeer milde verschijnselen van Covid-19 krijgen gemist en ook de mensen die uiteindelijk wel klachten krijgen worden pas getest op het moment dat de piek van hun besmettelijkheid voor anderen al voorbij is (dat is de dag voor mensen verschijnselen krijgen, schrijft Mina). Zelfs als iedereen wekelijks getest zou worden, zou het 60 procent schelen in het aantal besmettelijke personen dat rondloopt.

Maar welke testen moet je hiervoor gebruiken? Mina ziet veel mogelijkheden; hij denkt aan de papieren strips van Crispr-cas of aan testen die via een antilichaamreactie eiwitten of genetisch materiaal van het virus aantonen . Die testen, bij voorkeur op speeksel, kunnen in een kwartier tot een half uur uitslag geven. Als iemand dan positief test, moet die uitslag nog wel bevestigd worden met een standaardtest – en tot die tijd moet iemand uit voorzorg thuisblijven.

In een opinieartikel in The New York Times schetste Michael Mina samen met econoom Laurence Kottlikoff het toekomstscenario dat hij voor ogen heeft. Werknemers sturen hun testuitslag met datumstempel naar hun werkgever voordat zij naar het werk toegaan, sporters doen hetzelfde voordat zij naar een training of wedstrijd gaan. Restaurants zouden alleen nog reserveringen aannemen van mensen die een recente negatieve test kunnen laten zien. Zo zou iedereen ‘schoon’ bij elkaar kunnen komen.

Mondkaptesten

De meest originele benadering voor toekomstig testen komt van Mike Barer van de University of Leicester: test op het virus in mondkapjes die mensen soms toch al dragen. De virusdeeltjes in de uitgeademde lucht blijven achter op gelatine-achtige strips die in het mondkapje kunnen worden geschoven. Een genetische test op het stripje toont dan een besmetting aan.

Dit leent zich niet voor grootschalig testen in de algemene bevolking, maar het zou wel een handige manier kunnen zijn om bijvoorbeeld zorgpersoneel met regelmaat op virusbesmetting te testen. De mondkapmeting kan ook gebruikt worden om mensen van wie vermoed wordt dat ze geïnfecteerd zijn, maar bij wie dat nog niet blijkt uit de standaardtest, gedurende langere tijd te observeren.

De groep van Barer ontwikkelde de detectiemethode in mondkapjes oorspronkelijk voor het testen op tuberculose, eveneens een besmettelijke luchtweginfectie, maar dan veroorzaakt door een bacterie. Daarover publiceerden zij in mei in The Lancet Infectious Diseases.