Eine Gruppe von Epidemiologen, Ökonomen und Träumern denkt über eine neue Strategie zur Bekämpfung des Virus nach, noch bevor ein Impfstoff eingesetzt wird
Michael Mina ist Professor für Epidemiologie in Harvard. Dort studiert er diagnostische Tests für Infektionskrankheiten. Er war ungläubig Zeuge des weltweiten Kampfes um eine anständige Anzahl von Tests für Covid-19.
In Ländern wie Italien oder den USA war die erste Viruswelle durch schwerwiegende Testprobleme gekennzeichnet. Eine unzureichende Anzahl von Geräten, ein Mangel an Reagenzien und andere Faktoren haben die Tests unzureichend gemacht. In den USA wird diese Situation in dieser zweiten Welle noch schlimmer. In den letzten zwei Wochen und zum ersten Mal seit Beginn der Pandemie hat das Land weniger Covid-19-Tests durchgeführt als in der Vorwoche. Das System verschlechtert sich.
Testen ist ein großes Problem
Mit Tests können Sie die grundlegendste Aufgabe bei der Krankheitsbekämpfung ausführen: Kranke identifizieren und von Gesunden trennen.
Wenn es viele Tests gibt, können sie die Angst vor Ansteckung verringern. "Das einzige, was einen Unterschied in der Wirtschaft macht, ist die öffentliche Gesundheit, und das einzige, was einen Unterschied in der öffentlichen Gesundheit macht, sind die Tests", sagt er. Simon Johnson, der ehemalige Chefökonom des IWF.
Die optimistischsten Annahmen besagen, dass Impfstoffe erst im Mai oder Juni in Hunderten von Millionen Dosen erhältlich sein werden. Es wird eine Übergangszeit geben, in der Ärzte und Gesundheitspersonal geimpft werden, nicht jedoch Lehrer, Kuriere und Polizisten.
Dafür brauchen wir bessere Tests. Aber wir brauchen es auch jetzt noch.
Wie kann man das Covid-19-Testsystem revolutionieren?
In den letzten Wochen ist Michael Mina zum "Propheten" einer totalen Revolution geworden, wie die Pandemie kontrolliert werden kann. Anstatt das tägliche Leben um die derzeitige Art des Testens herum neu zu organisieren, sollten die Länder das Testen in unsere Lebensweise einbeziehen.
Der Bischof dieser Veränderung ist ein dünner Papierstreifen, nicht länger als ein Finger. Es ist ein Test für Covid-19. Mina sagt, die USA sollten diese kostengünstigen und einfach durchzuführenden Tests (im Gegensatz zu anderen Methoden, für die nur eine Speichelprobe erforderlich ist) in zweistelliger Millionenhöhe pro Tag in Serie produzieren.
Diese Tests, die innerhalb von 15 Minuten oder weniger zu einem Ergebnis führen können, könnten zu einem festen Bestandteil des täglichen Lebens werden.
Der Kern der Sache
Bevor jemand eine Schule oder ein Büro, ein Kino oder einen Supermarkt betritt, kann er einen dieser Tests machen. Negativer Test? Bitte schön. Positiver Test? Sie kommen nach Hause und entscheiden, was zu tun ist.
Zusammenfassend ist Michael Minas Idee, fast jeden, fast jeden Tag, zu testen.
Die von Michael Mina beschriebenen Tests existieren bereits: Sie befinden sich im Büro von E25 Bio, ein kleines Start-up in Cambridge, Massachusetts; Ein halbes Dutzend anderer Unternehmen arbeiten an ähnlichen Produkten.
Aber das reicht nicht: Die Art und Weise, wie wir über Tests denken, muss geändert werden. Wir sprechen über 20 Millionen Covid-19-Tests pro Tag, die in Italien hergestellt werden sollten. 100 Millionen pro Tag in den USA. Ein wirklich gewagtes Unterfangen.
Mit ebenso kühnen Zielen: Mina sagt, diese Methode könnte das Coronavirus innerhalb von drei Wochen zum Erliegen bringen. (Andere Epidemiologen sind sich nicht so sicher, ob es funktionieren würde, zumindest ohne ernsthafte Nachteile.)
Obwohl teuer, ist sein Plan einer der wenigen, der der Pandemie angemessen ist: es sieht aus wie ein Kriegsplan, und aus diesem Grund kann es in einem Kriegsszenario, in einer Kriegswirtschaft funktionieren.
Was denken Sie?
Wenn die neuen Vorschläge etwas klarstellen, können wir theoretisch das Leben wieder normalisieren oder etwas Ähnliches, sogar vor einem Impfstoff. Kurz gesagt, sie machen deutlich, dass es einen Ausweg gibt Pandemie. Aber einige Dinge müssen berücksichtigt werden: vor allem die Art des Tests selbst.
PCR, Kreuzung und Freude an Covid-19-Tests
Wenn Sie heute trockenen Husten und Fieber haben und einen COVID-19-Tupfer nehmen, werden Sie wahrscheinlich einen Test machen, der nicht für eine außer Kontrolle geratene Pandemie ausgelegt ist. Welche?
Es wird als "Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction" -Test oder PCR bezeichnet und ist eines der Wunder der Medizin. Seine Erfindung im Jahr 1983 ebnete den Weg für das Humangenomprojekt, die Früherkennung bestimmter Krebsarten und vieles mehr.
Wie funktioniert die PCR?
Es funktioniert im Grunde ein bisschen wie der „Klonstempel“ von Photoshop. Mit einer bestimmten Mischung von Chemikalien, die als "Reagenzien" bezeichnet werden, und einer speziellen Maschine, die als "Thermocycler" bezeichnet wird, dupliziert die PCR einen bestimmten Strang genetischen Materials hunderte Millionen Mal.
Bei der Verwendung als Covid-19-Test sucht die PCR-Technik nach einer spezifischen Nukleotidsequenz, die für das Coronavirus einzigartig ist. Eine Folge von ANNs, die nirgendwo anders existiert. Immer wenn ein PCR-Gerät (zum Beispiel das des multinationalen Roche) auf dieses Filament trifft, erstellt es eine Kopie sowohl dieser Sequenz als auch eines fluoreszierenden Farbstoffs. Wenn die Roche-Maschine nach hundert- bis millionenfacher Multiplikation von Garn und Farbstoff eine bestimmte Menge Farbstoff erkennt, interpretiert ihre Software die Probe als positiv. Um einen "bestätigten Fall von COVID-19" zu haben, muss ein PCR-Gerät den Farbstoff in einer Probe nachweisen und ihn einem Techniker melden.
Immer wieder getestet, funktioniert die PCR-Technik bemerkenswert gut: Mit den besten PCR-Tests können innerhalb von Stunden nur 100 Kopien viraler RNA in einem Milliliter Speichel oder Nasenschleim zuverlässig nachgewiesen werden.
Warum muss die PCR bestanden werden
Die Genauigkeit des PCR-basierten Covid-19-Tests macht ihn bei weitem zum anerkanntesten und bevorzugten. Aber heute "lähmt" es effektiv die globale Reaktion auf die Pandemie. Weil?
Eine wachsende Anzahl klinischer Studien zeigt, dass PCR-basierte Covid-19-Tests eine wichtige Achillesferse haben. Welche? Die wichtigsten Fragen, die ein Test beantworten kann, sind: Ist diese Person jetzt infiziert und ansteckend? und wenn es nicht ansteckend ist, könnte es bald sein? Die PCR kann diese Fragen nicht beantworten.
Stellen Sie sich vor, Sie haben Covid-19 (Gott bewahre es). Hier: Jetzt bist du krank, es ist Tag Null, aber es ist unmöglich, dass jeder es weiß. Erst in den folgenden Tagen verbreitet sich das Virus lautlos im Körper und repliziert sich selbst. Am dritten Tag befindet sich möglicherweise genug Virus in Nase und Speichel, so dass eine Probe von beiden durch PCR positiv getestet werden würde.
Bald wird Ihr Atmungssystem so mit dem Virus überfüllt sein, dass Sie ansteckend werden und das Virus jedes Mal in die Luft sprühen, wenn Sie sprechen, rauchen oder schreien.
Aber Sie werden sich wahrscheinlich erst am fünften Tag krank fühlen, wenn Sie Symptome wie Fieber, trockener Husten oder Geruchsverlust entwickeln. In den nächsten Tagen werden Sie noch ansteckender.
Und hier ist das erste Problem mit der PCR. Um eine Übertragungskette zu durchbrechen, müssen sich die Mitarbeiter des Gesundheitswesens schneller als das Virus bewegen. Wenn sie Menschen frühzeitig testen könnten, beispielsweise um den dritten Tag, und in ein oder zwei Tagen ein Ergebnis erzielen könnten, könnten sie sie möglicherweise isolieren, bevor sie zu viele Menschen infizieren.
Es passiert nicht.
Abgesehen von so vielen tugendhaften Modellen kann der Durchschnitt der Steuerelemente mit diesen Rhythmen nicht mithalten. Und wenn es fehlschlägt, enthält es den Virus nicht.
Nachdem die Symptome gegen den fünften Tag beginnen, können Sie mehrere Tage oder mehrere Monate lang symptomatisch sein. Einige neuere Studien legen jedoch nahe, dass Sie ungefähr am vierzehnten Tag, neun Tage nach dem Einsetzen der Symptome, nicht mehr ansteckend sind, auch wenn Sie immer noch symptomatisch sind.
Zu diesem Zeitpunkt gibt es keine lebenden Viren mehr in den oberen Atemwegen. Da jedoch Millionen von toten Viruspartikeln den Mund und die Nasenhöhle auskleiden, könnte die PCR-Empfindlichkeit positive Covid-19-Tests ergeben. Wochenlang konnte man immer noch positiv sein, auch ohne zu sein.
Und hier ist das zweite Problem mit der PCR: Zu diesem Zeitpunkt der Krankheit bedeutet ein positiver PCR-Test weder, dass Sie ansteckend sind, noch, dass das SARS-CoV-2-Virus noch lebt. Es ist nicht mehr sinnvoll, die Kontakte zu verfolgen, die Sie in den letzten fünf Tagen hatten, da Sie nicht infiziert sind. Es macht auch keinen Sinn, zu Hause zu bleiben. Mit dem PCR-basierten Covid-19-Test kann die öffentliche Gesundheit nicht leicht zwischen einem positiven Tag zwei und einem positiven Tag 35 unterscheiden.
Das letzte Problem bei PCR-Tests ist jedoch noch einfacher: Es wird nie genug geben.
Wie gesagt, seit Monaten ist es für Laboratorien schwierig, die teuren chemischen Reagenzien zu erhalten, die eine RNA-Duplikation ermöglichen. Anfang dieses Sommers gab es einen weltweiten Ansturm auf Pipettenspitzen - die Einweg-Plastikstäbchen, mit denen Flüssigkeit zwischen Fläschchen bewegt wurde. Manchmal sind die PCR-Geräte selbst der Engpass - letztendlich hat die Anzahl der Tests die Fähigkeit der Geräte, sie auszuführen, bei weitem übertroffen.
Und wenn die Tests wie erwähnt ausfallen, leidet das gesamte medizinische System. Ohne BESTIMMTE und PÜNKTLICHE Ergebnisse kommt es nicht heraus.
Und stellen Sie sich das asymptomatische vor
Die „Superkraft“ von Covid-19 ist genau das. Es gibt stille Diffusoren, die wochenlang ansteckend bleiben können, aber niemals Symptome entwickeln. Sie machen 20 bis 40% aller Infektionen aus.
Einige Studien legen nahe, dass sie ansteckender sind als symptomatische Menschen, die länger Viruslasten tragen.
Die Herausforderung ist klar: Wir brauchen eine Vielzahl von Tests. Die Bevölkerung muss gescreent werden. Angenommen, Sie möchten alle Italiener einmal pro Woche testen: 8 Millionen Tests pro Tag wären erforderlich. Wie kommen wir dorthin?
Pooling
In absehbarer Zeit besteht die einzige Möglichkeit, Tests zu skalieren, darin, mehr Tests aus dem vorhandenen PCR-System herauszupressen. Die beste Lösung, um dies schnell zu tun, ist eine Technik namens "Pooling“, Was jeden Tag ein paar hunderttausend weitere Tests aus dem System eliminieren könnte.
Das System ist einfach: Anstatt jede Probe einzeln zu testen, kombinieren die Laboratorien einige Proben und testen dann diese "gepoolte" Probe als eine.
Die Technik wurde von erfunden Robert Dorfmann, ein Harvard-Statistiker, um amerikanische Soldaten während des Zweiten Weltkriegs auf Syphilis zu testen. Heutzutage wird es häufig von Laboratorien des öffentlichen Gesundheitswesens verwendet, um auf HIV zu testen.
Es funktioniert so: Ein Techniker untersucht die Proben nicht einzeln, sondern erstellt eine Gruppe von 50 Proben und testet sie gemeinsam. Wenn die gepoolte Probe negativ istKeiner der 50 hat das Virus, und um herauszufinden, welches Material für einen einzelnen Test erforderlich ist, wurde es verwendet.
Wenn die gepoolte Probe positiv istbeginnt eine neue Phase. Der Techniker gruppiert dieselben Proben erneut, diesmal in kleineren 10er-Gruppen, und überprüft sie erneut. Wenn einer dieser kleineren Pools positiv ist, testet er jede einzelne Probe, die er enthält. Am Ende des Versuchs testete er 50 Personen, aber er verwendete nur ein Dutzend Tests.
Dieser Ansatz spart im Laufe eines Tages Hunderte von Tests.
Pooling ist jedoch nur ein Fallback
Pooling funktioniert am besten bei relativ seltenen Krankheiten wie HIV und Syphilis. Wenn eine Krankheit zu häufig ist, lohnt sich die gemeinsame Arbeit beim Mischen und Verwürfeln von Proben möglicherweise nicht.
Der Schlüssel zur Änderung des Ansatzes ist das "Front-End-Pooling". Stellen Sie sich vor, dass Kinder jeden Tag, wenn sie in ihrem Klassenzimmer ankommen, kurz ihre Masken abnehmen und in einen Behälter spucken. Die gepoolte Probe konnte am nächsten Morgen mit einem Ergebnis analysiert werden. Negative Probe? Jeder in der Klasse. Positive Probe? Alles zu Hause und einzelne Tests.
Front-End-Pooling könnte Zeit und Kosten reduzieren, unter anderem durch Materialeinsparungen. Natürlich gibt es derzeit kein Gerät, mit dem so viele Kinder sicher in eine Durchstechflasche spucken können. Es müsste schnell entwickelt werden.
Der Front-End-Pooling-Ansatz wurde noch nie zuvor ausprobiert, da er nur im Falle einer Pandemie sinnvoll ist.
Dann der Test, über den wir am Anfang dieses Beitrags gesprochen haben.
Was ist, wenn es einen Test gibt, der in großen Stückzahlen erstellt werden kann und keinen speziellen Leser erfordert? Was ist, wenn es eher wie ein Schwangerschaftstest funktioniert, ein Verfahren, das Sie zu Hause und nicht nur in einer Arztpraxis durchführen können?
Diese Tests existieren, wie erwähnt, (seit April) und werden von durchgeführt e25 bio, ein Startup von 12 Personen. Ein e25-Test ist ein Papierstreifen, der einige Zentimeter lang und weniger als einen Zentimeter breit ist. Es braucht nur wenig Speichel, eine Salzlösung und eine Tasse und ergibt ein Ergebnis in 15 Minuten. Genau wie bei einem Schwangerschaftstest ist keine Maschine, kein Reagenz oder kein Arzt erforderlich, um zu arbeiten.
Seine Qualität ist, dass es auf das Vorhandensein des charakteristischen Spike-Proteins des Coronavirus reagiert, der Struktur auf der "Haut" des Virus, die es ihm ermöglicht, sich an menschliche Zellen zu binden und in diese einzudringen.
Das Spike-Protein ist die wichtigste Struktur des Coronavirus. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Virusinfektion und ist das Ziel sowohl der Antikörper als auch vieler Prototypen zukünftiger Impfstoffe.
Wenn diese Tests in ausreichender und großer Anzahl erstellt würden, würden Sie akzeptieren, sich jeden Tag, jeden Tag für was auch immer einzureichen?
Wohlgemerkt: Der Plan, sagt Michael Mina, würde sich nicht darauf beschränken, den Schaden der Pandemie zu mindern. Es könnte es beenden.
Um der Pandemie zu entkommen, ist es in der Praxis das Ziel, die Geschwindigkeit des Feindes zu überschreiten. Überflutung der Welt mit Milliarden von Tests, die nicht perfekt sind, aber gut genug (und schnell), um Covid-19 zu stoppen.
Tests dieser Art haben natürlich Nachteile.
Das tägliche Testen von zig Millionen Menschen wäre eine beispiellose biotechnologische Intervention, die unvorhersehbare und unangenehme Nebenwirkungen haben könnte. Minas Plan hat wahrscheinlich noch nicht alle betrieblichen Konsequenzen berücksichtigt.
Grundsätzlich könnte mein Mai 2021 so aussehen
Impfstoffe werden verteilt. Ich habe es noch nicht getan, aber es gibt keine soziale Distanzierung mehr. Als meine Tochter das Klassenzimmer betritt, nimmt sie kurz ihre Maske ab und spuckt in eine Plastiktüte. Alle anderen Kinder und der Lehrer auch. Der Beutel wird dann an ein nahe gelegenes Labor geliefert. Wenn ich zur Arbeit komme, spucke ich in einen Plastikbecher und trinke dann in einem abgelegenen Raum einen Kaffee. In 15 Minuten erhalte ich eine Benachrichtigung: Tägliches Screening bestanden, ich kann den Tag beginnen. Ich trage die Maske immer noch an meinem Schreibtisch und versuche, öffentliche Bereiche zu meiden, aber die Infektionsraten sind sehr niedrig. Am Samstagabend gehen die Familie und ich mit Freunden und Familie in ein Restaurant und bevor wir eintreten, machen wir einen weiteren Test. Es ist jetzt normal, Behälter mit Kochsalzlösung, Bindemittel für Tests mit dem Papierstreifen, der seine Farbe ändert, am Eingang jedes öffentlichen Ortes zu sehen. Bevor ich das Baby ins Bett lege, warnt mich eine andere Nachricht von ihrer Schule: Niemand in der Klasse hat heute Morgen positiv getestet. Auch morgen wird es möglich sein, eine Lektion persönlich zu haben.
Es gibt keine technischen Hindernisse für diese Ansicht. Nur ein Mangel an politischem Willen.
Ich weiß bereits, dass dieses tägliche Covid-19-Testszenario auf dem Papier wie ein Albtraum aussieht, wenn auch viel weniger als das aktuelle. Aber der Weg ist lang und das Virus könnte hier bleiben.
Es gibt möglicherweise nur wenige Alternativen zu einem aktuellen System. Wir können unnötig und schmerzhaft Zeit damit verschwenden, eine Vergangenheit wiederherzustellen, die einfach nicht zurückkehren kann.
