Собак научили искать коронавирус

Продолжающаяся пандемия COVID-19 подчеркивает важность быстрого и надежного тестирования для точной идентификации симптоматических и бессимптомных носителей для эффективного снижения распространения инфекции. Современные схемы тестирования обычно требуют мазков из носоглотки, применяемых обученным человеком, и полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР) для идентификации патогенных микроорганизмов. Получение результатов ОТ-ПЦР отнимает много времени и может быть слишком дорогостоящим, особенно для развивающихся стран, и поэтому в настоящее время часто используется целенаправленно, тестируя преимущественно пациентов со специфическими симптомами COVID-19. Поэтому существует потребность в дополнительном более быстром, надежном, неинвазивном и универсальном инструменте скрининга, особенно для выявления бессимптомных и предсимптомных лиц.

Несколько исследований доказали необычайную остроту обоняния у собак для выявления людей с инфекционными и неинфекционными заболеваниями, такими как различные виды рака, малярия, бактериальные и вирусные инфекции, причем обычно высокий показатели чувствительности и специфичности. Специфический для патогенов запах, который может быть обнаружен собаками, может состоять из специфических структур летучих органических соединений (ЛОС). По сравнению с бактериями вирусы не имеют собственного метаболизма, и поэтому ЛОС выделяются инфицированными клетками организма в результате метаболических процессов хозяина. Различные технические подходы использовали обнаружение ЛОС для успешной дискриминации инфекционных заболеваний, но ни один из них обычно не используется в клинической практике. Поскольку собак можно дрессировать быстро, целью исследования было проверить концепцию использования собак в режиме реального времени, чтобы различать образцы пациентов, инфицированных SARS-CoV-2, и неинфицированных пациентов. Этот метод может использоваться в общественных местах, таких как аэропорты, спортивные мероприятия, границы или другие массовые мероприятия, в качестве альтернативы или дополнения к лабораторным испытаниям, что помогает предотвратить дальнейшее распространение вируса или дальнейшие вспышки.

Для обучения собак использовались образцы слюны и образцы трахеобронхиального секрета были отобраны у госпитализированных пациентов с COVID-19, которые имели клинические симптомы и были диагностированы как SARS-CoV-2, используя образцы мазка из носоглотки. Отрицательные контрольные образцы были получены от SARS-CoV-2 ОТ-ПЦР-отрицательных людей без предшествующего анамнеза COVID-19, а также у людей, у которых не было недавней простуды или инфекции.

Все собранные образцы были подтверждены как положительные или отрицательные с помощью RT-PCR SARS-CoV-2-IP4 анализа от Института Пастера.

Представление образцов собакам проводилось с помощью устройства под названием "Система обучения собак обнаружения" (DDTS; Kynoscience UG, Германия), которое может представлять образцы в рандомизированном автоматическом режиме без вмешательства тренера.

После двухнедельного процесса привыкания к DDTS восьми собакам потребовалось всего 5 дней тренировки, пока уровень обнаружения не превысил случайное угадывание.

В то время как собаки достигли среднего уровня обнаружения только на 50% на второй день тренировки, значения увеличились до 70% на пятый день и даже до 81% на седьмой день, что указывает на успешный процесс генерализации. После завершения тренировочного процесса точность обнаружения восьми обученных собак оценивалась в рандомизированном, двойном слепом и контролируемом исследовании. В этом исследовании были использованы образцы от семи инфицированных и семи здоровых людей. Два из положительных образцов были трахеобронхиального секрета, другие образцы состояли из слюны.

В ходе рандомизированных и автоматизированных 1012 презентаций образцов собаки достигли общего среднего уровня обнаружения 94% (± 3,4%) с 157 правильными признаками положительного, 792 правильными отклонениями отрицательного, 33 ложноположительными и 30 ложноотрицательными показаниями. Собаки различали инфицированных и неинфицированных лиц с общей диагностической чувствительностью 82,63% и специфичностью 96,35%

Собаки-выявители были способны отличить респираторную секрецию инфицированных особей SARS-CoV-2 от таковых у здоровых с высокими показателями чувствительности и специфичности. Текущее пилотное исследование имело серьезные ограничения, которые необходимо выяснить в будущих исследованиях. Собаки для обнаружения SARS-CoV-2 могут затем обеспечить эффективную и надежную технологию обнаружения инфекции в различных условиях, таких как общественные учреждения, и функционировать в качестве альтернативы или дополнения к обычному скринингу с ОТ-ПЦР. В странах с ограниченным доступом к диагностическим тестам собаки-выявители могли бы затем использоваться для массового выявления инфицированных людей. Необходима дальнейшая работа, чтобы лучше понять возможности и ограничения использования собак с запахом для выявления вирусных респираторных заболеваний.

Напомним, ранее сообщалось, что искусственный интеллект научился предсказывать вспышки коронавируса.

Источник