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Medicina

Test aggregati per contenere COVID-19

Per superare gli ostacoli allo screening di massa dovuti alla cronica mancanza di reagenti e altre forniture, alcuni ricercatori stanno rispolverando un vecchio metodo: i test su campioni aggregati, che consentono un notevole risparmio di risorse. L’approccio ha dei limiti ma potrebbe aiutare ad affrontare future ondate dell’epidemia

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Una fase dell'analisi dei tamponi presso il San Filippo Neri di Roma (© Alessandro Serrano/AGF)

A meno che non si facciano test a tappeto per COVID-19, secondo gli esperti, i casi aumenteranno via via che i governi riapriranno più imprese e spazi pubblici. Ma c’è ancora una penosa carenza di test diagnostici per le infezioni da coronavirus, a causa della domanda senza precedenti di prodotti chimici e forniture. Gli Stati Uniti, per esempio, fanno centinaia di migliaia di test al giorno, ma il numero è ancora molto inferiore ai milioni di test giornalieri raccomandati per un ritorno sicuro alla normalità.

Ora decine di ricercatori negli Stati Uniti, in Israele e in Germania stanno perseguendo una strategia per aumentare drasticamente la capacità diagnostica: i test di gruppo. Aggregando i campioni di molte persone in pochi gruppi e valutandoli invece dei singoli, gli scienziati pensano di poter utilizzare meno test su più persone. L’approccio potrebbe portare a individuare più rapidamente i portatori inconsapevoli della malattia e quindi a escludere velocemente chi non è stato contagiato.

La strategia è stata usata in passato per individuare con successo casi di HIV, clamidia, malaria e influenza, ed era stata concepita originariamente durante la seconda guerra mondiale per testare migliaia di militari per la sifilide.

“Finché non abbiamo il vaccino, possiamo fermare la trasmissione del virus solo testando e isolando le persone infette”, dice Sandra Ciesek, direttrice dell’Istituto di virologia medica della Geothe Universität di Francoforte, che a metà febbraio, è stata tra le prime a sostenere che le persone senza sintomi potevano diffondere il virus. Da allora, Ciesek ha lavorato su una tecnica di test aggregati per identificare i portatori asintomatici. L’approccio “sta cercando di fare di più con lo stesso numero di test”, dice Tomer Hertz, immunologo computazionale dell’Università Ben-Gurion del Negev in Israele, che sta anch’essa sviluppando una strategia di test a lotti.

Ma c’è un’avvertenza: via via che la prevalenza dell’infezione in una comunità aumenta, la capacità di risparmiare risorse con i test aggregati diminuisce.

I test aggregati sono una questione di numeri. Poniamo di dover esaminare 100 persone, e una di esse è positiva. Normalmente si farebbero 100 test diagnostici, cercando il materiale genetico del virus in ogni individuo. Invece, con i test aggregati si possono suddividere queste 100 persone in cinque gruppi di 20. In questo modo si ottengono cinque gruppi con 20 campioni, e si utilizza un test per gruppo. Se i primi quattro gruppi di campioni risultano negativi, si eliminano 80 persone con quattro test. Se l’ultimo pool risulta positivo, si ritesta ogni campione in quell’ultimo gruppo individualmente per identificare quello con la malattia. Alla fine, avete fatto 25 test invece di 100.

Questo è ciò che ha attratto Peter Iwen, direttore del Nebraska Public Health Laboratory, che sta usando un approccio aggregato. A marzo Iwen si è trovato di fronte a un’estrema carenza di sostanze chimiche per i test, ma non era chiaro se la Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti, che regola questo tipo di test diagnostici, avrebbe permesso di effettuare test aggregati. Iwen ha quindi passato due settimane a sperimentare la tecnica prima di presentare al governatore del Nebraska e alla FDA i dati che dimostrano il risparmio in termini di reagenti e di ore di laboratorio. Entro tre giorni, poco prima che le sue scorte si esaurissero, Iwen ha ricevuto una lettera dal governatore che gli dava “piena autorizzazione procedere esplorando tutte le misure ragionevoli in questo momento per espandere i test”.

In seguito ha ricevuto un’e-mail dalla FDA che diceva che non c’erano obiezioni ad aggregare cinque campioni. “Abbiamo pensato che fosse la cosa più vicina possibile a un’approvazione”, dice Iwen. Un portavoce della FDA ha dichiarato che l’agenzia è “aperta a una varietà di nuove idee di test, come l’aggregazione di campioni, e incoraggia tutti gli sviluppatori di test a rivolgersi all’agenzia per discutere gli approcci di convalida appropriati”.

Molte delle strategie in fase di sviluppo impiegano computer e robotica per progettare il numero ottimale di raggruppamenti o per snellire il processo. Hertz e i suoi colleghi hanno sviluppato un metodo che elimina la necessità di testare ogni campione due volte. Invece di separare i campioni in gruppi distinti, dividono ogni campione in gruppi che si sovrappongono.

Per esempio, poniamo di dover testare gli stessi 100 campioni di prima, uno dei quali è positivo: si distribuiscono quei 100 campioni, in varie combinazioni, in 14 gruppi di 50. Ogni campione appare in sei o sette gruppi diversi. Con un caso positivo, una sequenza specifica di sei gruppi risulterebbe positiva. Sapendo quale campione appartiene in modo univoco a tutti e sei i raggruppamenti, per esempio, il paziente 74 è l’unico che è apparso nei pool 1, 2, 7, 9, 12 e 13 : in questo modo, si può risalire a un individuo preciso senza dover ripetere il test dei campioni. Quando c’è più di un caso positivo nel mix, diventa più complicato, così i ricercatori hanno progettato un algoritmo computerizzato per identificare tutti i portatori.

L’approccio di Hertz potrebbe rendere i test più efficienti, dice Allen Bateman, vicedirettore del Wisconsin State Laboratory of Health’s Communicable Disease Division, dove supervisiona i test COVID-19. Ma Bateman avverte che la diluizione di ogni campione in grandi gruppi potrebbe rendere meno sensibile il test vero e proprio, facendo sì che alcuni casi positivi della malattia vengano etichettati come negativi. Questi falsi negativi hanno afflitto i test diagnostici per il COVID-19 fin dall’inizio della pandemia.

Il limite maggiore dell’approccio aggregato, comunque sia, ha meno a che fare con il test e più con la natura della malattia. I test aggregati funzionano bene finché la prevalenza di un agente patogeno rimane bassa. Ma se ci sono troppi casi positivi nei campioni testati, la maggior parte dei gruppi risulterà positiva e dovrà comunque essere seguita da test individuali. L’approccio combinatorio di Hertz funziona meglio quando la prevalenza della malattia in una comunità non è superiore al 5 per cento, con una percentuale ideale di circa l’1 per cento. Approcci più diretti, come quelli impiegati da Iwen e CIesek, funzionano quando la prevalenza è inferiore al 10 per cento. In effetti, il messaggio della FDA a Iwen affermava che poteva testare i gruppi purché il tasso di test positivi fosse inferiore a quella percentuale.

Al momento non è chiaro quanti casi positivi circolino negli Stati Uniti, il che rende difficile capire dove valga la pena di effettuare test aggregati. L’introduzione tardiva dei test per COVID-19 ha permesso al virus che causa la diffusione della malattia di diffondersi per settimane senza essere individuato. In Wisconsin, Bateman dice che tra il 10 e il 30 per cento dei test eseguiti nel suo laboratorio risultano positivi. Ma quando le curve si appiattiscono e addirittura crollano, i laboratori negli Stati Uniti e in altri paesi vedono l’opportunità di effettuare test di gruppo per garantire che le persone siano senza virus prima di tornare nelle fabbriche, negli ospedali o nei sistemi scolastici.

“Se si testa una popolazione relativamente asintomatica, potrebbe essere un modo per prevedere se sta arrivando una seconda ondata, risparmiando le risorse e aumentando la capacità”, dice Benjamin Pinsky, direttore medico del Laboratorio di Virologia Clinica della Stanford University. Pinsky, che ha impiegato test aggregati fin all’inizio dell’epidemia per tracciare la trasmissione di COVID-19 nella popolazione della Baia di San Francisco, dice di aver recentemente pensato di usare di nuovo questo approccio quando ha iniziato lo screening dei lavoratori delle strutture sanitarie dell’università. Ma ha deciso di non farlo perché il suo laboratorio ora è in grado di gestire i 10.000 test che esegue ogni settimana.

I campioni aggregati potrebbero aiutare i paesi a far fronte ai tre potenziali scenari futuri previsti dagli epidemiologi: piccole epidemie ricorrenti, una seconda ondata ancora più consistente di infezioni e decessi o una crisi permanente.

Per esempio, Ciesek ha collaborato con Michael Schmidt della Croce Rossa tedesca per utilizzare le macchine ad alta tecnologia solitamente riservate allo screening delle donazioni di sangue per eseguire i test di gruppo COVID-19 sui pazienti ricoverati all’ospedale universitario di Francoforte. Di conseguenza, i pazienti con problemi cardiaci o altri disturbi che potrebbero aver evitato l’ospedale per paura di contrarre il virus potrebbero essere sottoposti a screening e collocati in unità non COVID. I ricercatori dicono che i leader politici stanno spingendo per estendere lo screening a tutti gli ospedali in Germania con la riapertura dell’economia.

“Sappiamo che quando i contatti da persona a persona aumentano, c’è più rischi, perché il virus non è scomparso”, dice Schmidt. “In Germania e negli Stati Uniti circola ancora: credo che questo crei una situazione difficile e che sia necessaria una buona strategia per gestirla”.

 (L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Scientific American” il 13 maggio 2020. Traduzione ed editing a cura di Le Scienze.



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Detective presso Computer Crime Research Center. Investigazioni Roma. Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Seminario Analisi del Crimine Violento Università di Roma

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Covid-19 sta tornando in Europa, Sileri: “Pronti a chiudere le frontiere e nuovi controlli”

Il vice-ministro alla Salute: “Se continuiamo a monitorare e a contenere i focolai, seguendo le indicazioni sull’uso della mascherina, possiamo ridurre la ripresa dei contagi. Ma…”

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Pierpaolo Sileri

Troppi si erano rilassati e tanti hanno fatto finta di non vedere che nel resto del mondo la pandemia continuava a mietere vittime. Così nel nome del business c’è stata una corsa ad abbattere tutte le norme e un’ondata negazionista. Ma è bene mettere un freno prima che sia troppo tardi.

“Se continuiamo a monitorare e a contenere i focolai, seguendo le indicazioni sull’uso della mascherina, possiamo ridurre la ripresa dei contagi. Sarà importante osservare quanto accadrà nelle prossime settimane del Nord Europa, dove le temperature caleranno prima che da noi e il virus potrebbe generare maggiori contagi”.

A sottolinearlo è Pierpaolo Sileri, vice-ministro alla Salute, che alla ‘Stampa’ dice: “Una seconda ondata nei termini di marzo la vedo improbabile. Allora non eravamo preparati. Oggi usiamo le mascherine, i medici gestiscono la malattia meglio, i posti in terapia intensiva sono raddoppiati”. Ma la ripresa dei contagi in Europa può portare a nuove restrizioni alle frontiere? “Qualora servisse sì. Per questo in più di un’occasione ho parlato di una strategia comunitaria, europea: per adottare misure più lungimiranti, come l’uso del tampone ripetuto a distanza di pochi giorni dall’arrivo dai paesi sotto osservazione per numero di contagi, come dalle aree extra Schengen. La sfida ora è controllare tutti coloro che vengono dall’estero”.

L’app Immuni l’hanno scaricata in pochi. E ancora uno strumento su cui puntate? “Certo che lo è, Immuni è arrivata in un momento in cui l’epidemia, almeno in Italia, si stava riducendo, anche se siamo stati i primi, in Europa, a fornire una applicazione di tracciamento del contagio. C’è stato un rilassamento che ha indotto a non scaricare l’app, ma adesso il download si rivela fondamentale e soprattutto peri più giovani, a cui voglio rivolgermi: siate intelligenti come avete già dimostrato di essere durante il lockdown, scaricate Immuni perché potrete contribuire ad un migliore tracciamento sanitario, a vostro beneficio vostro, di amici e famiglie”.

Nonostante la ribellione di Salvini verrà prorogato l’obbligo di mascherina? “La mascherina, dove non è possibile mantenere il distanziamento e sicuramente al chiuso nei locali pubblici, sarà ancora con noi: protegge noi e gli altri. Serve dare il buon esempio, non invogliare ad una deroga”.



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Ma quindi i bambini possono trasmettere il nuovo coronavirus?

Che ruolo hanno i più piccoli nella diffusione del nuovo coronavirus? Per ora una risposta non c’è, ma una nuova ricerca dimostra che possono presentare nel naso e nella gola livelli di rna virale da 10 a 100 volte superiori rispetto agli adulti

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(foto: Nicolò Campo/LightRocket via Getty Images)

È stata una delle domande più importanti fin dall’inizio della pandemia. E per cui ancora oggi non abbiamo una spiegazione definitiva. Qual è la relazione tra i bambini e il coronavirus e che ruolo svolgono nella sua trasmissione? Finora, infatti, sappiamo che i più piccoli presentano spesso sintomi più lievi da Covid-19 e che, quindi, vengono in qualche modo risparmiati dal virus. Ma oggi a tornare sull’argomento è un nuovo studio pubblicato sulle pagine di Jama Pediatrics, che ha evidenziato come i bambini al di sotto dei cinque anni possano ospitare nel naso e nella gola livelli di rna virale uguali e persino superiori agli adulti. Un dato, quindi, che indica per ora solo la possibilità che i più piccoli possano trasmettere il virus, ma che dovrebbe comunque far riflettere sulla tanto discussa riapertura delle scuole“Abbiamo scoperto che i bambini sotto i cinque anni con Covid-19 hanno una carica virale maggiore rispetto ai bambini più grandi e agli adulti, e ciò potrebbe suggerire una maggiore trasmissione”, ha spiegato l’autrice della ricerca Taylor Heald-Sargent, infettivologa del Ann and Robert H. Lurie Children’s Hospital di Chicago. “Questi nuovi dati hanno importanti implicazioni per la salute pubblica, in particolare durante il dibattito sulla sicurezza della riapertura delle scuole e degli asili”.

Per capirlo, i ricercatori hanno analizzato campioni raccolti dai tamponi rinofaringeri tra il 23 marzo e il 27 aprile scorso in diverse aree di Chicago. I test provenivano da 145 persone positive al nuovo coronavirus, tra cui 46 bambini di età inferiore ai 5 anni, 51 bambini dai 5 ai 17 anni e 48 adulti dai 18 ai 65 anni. Il team ha incluso nello studio solamente i bambini e gli adulti che presentavano sintomi da lievi a moderati dell’infezione entro la prima settimana dall’esordio dei sintomi (sono stati esclusi, quindi, gli asintomatici e i pazienti che avevano sintomi da più di una settimana prima del tampone). Dai risultati, i ricercatori hanno osservato che i bambini più piccoli, quelli di età inferiore ai 5 anni, presentavano livelli di rna virale simili e persino superiori (da 10 a 100 volte) rispetto agli adulti. “Il nostro studio non è stato progettato per dimostrare che i bambini più piccoli diffondono la Covid-19 tanto quanto gli adulti, ma è una possibilità”, spiega Heald-Sargent. “Dobbiamo tenerne conto nelle strategie per ridurre la trasmissione, mentre continuiamo a conoscere meglio questo virus”.

Sebbene il nuovo studio abbia alcune limitazioni, come l’aver coinvolto un piccolo campione di partecipanti e aver analizzato solo la presenza del’rna virale (e non il virus infettivo), gli esperti sottolineano che ci sono prove sempre più evidenti del fatto che i bambini piccoli possono trasportare quantità significative del nuovo coronavirus“Ho sentito molte persone dire che i bambini non si infettano. E questo ultimo studio dimostra chiaramente che non è vero”, ha commentato al New York Times Stacey Schultz-Cherry, virologa del St. Jude Children’s Research Hospital. “Penso che questo sia un primo passo importante, davvero importante, per comprendere il ruolo che i bambini svolgono nella trasmissione”.

Informazioni, quindi, preziose soprattutto per la tanto discussa riapertura delle scuole“Ora che siamo alla fine di luglio e pensiamo di riaprire le scuole a breve, questi risultati devono davvero essere presi in considerazione”, aggiunge Jason Kindrachuk, virologo dell’Università di Manitoba. “Sospetto che probabilmente queste evidenze si tradurranno nel fatto che c’è anche il virus, ma non possiamo dirlo senza vedere i dati”, commenta Juliet Morrison, virologa all’Università della California, a Riverside.“Riapriremo asili nido e scuole elementari”. Ma se questi risultati dovessero essere confermati, “allora sì, sarei preoccupata”.



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Due vaccini contro il coronavirus arrivano all’ultima fase di sperimentazione

La fase 3 del trial clinico del vaccino a mRna è partita e coinvolgerà 30mila persone negli Stati Uniti con l’obiettivo di verificarne l’efficacia

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I vaccini a mrna contro il nuovo coronavirus volano verso l’ultima fase della sperimentazione sull’essere umano. Sia la biotech statunitense Moderna Inc sia Pfizer/BioNTech hanno annunciato la partenza della fase 3 della sperimentazione clinica dei propri candidati basati sulla tecnologia a rna messaggero, rispettivamente il mrna-1273 (sviluppato in collaborazione con l’Istituto nazionale di allergie e malattie infettive (Niaid) del National Institutes of Health) e il Bnt162b2 . L’obiettivo primario per entrambi gli studi sarà valutare l’efficacia dei dispositivi contro Sars-Cov-2.

Il vaccino mrna-1273 di Moderna

La fase 3 dello studio clinico del candidato vaccino mrna-1273, ribattezzata Cove (Coronavirus Efficacy) ha preso il via il 27 luglio con la somministrazione di una dose da 100 microgrammi nei nuovi volontari. Si tratta, precisa l’azienda in una nota, di uno studio randomizzato controllato, che significa che i 30mila partecipanti previsti verranno assegnati in modo casuale a due gruppi: un gruppo riceverà effettivamente il nuovo vaccino sperimentale, l’altro una dose equivalente di soluzione salina (placebo). Sarà svolto in doppio cieco, ossia né i volontari né i ricercatori che monitoreranno i dati sapranno a priori chi davvero è stato vaccinato contro Sars-Cov-2.

I volontari sono stati selezionati in decine di centri di riferimento negli Usa per rispecchiare la popolazione adulta (dai 18 anni in su), con particolare attenzione alle categorie più a rischio di contrarre il nuovo coronavirus e quindi di ammalarsi di Covid-19.

L’obiettivo del trial Cove è di valutare l’efficacia del candidato vaccino a mrna: nell’arco di 2 anni un comitato esterno e indipendente di ricercatori del Niaid monitorerà i volontari annotando le infezioni contratte per capire se mrna-1273 è in grado in primo luogo di prevenire la malattia sintomatica. In alternativa, gli esperti dovranno capire se il dispositivo ha la capacità di prevenire l’infezione da Sars-Cov-2 oppure di evitare le forme gravi di Covid-19 (quelle che necessitano del ricovero). Un’altra domanda a cui dovranno trovare una risposta è se sia sufficiente una sola somministrazione di vaccino per ottenere protezione o se ne occorrano altre successive. E infine c’è da capire per quanto tempo durerà un’eventuale immunità.

La sperimentazione di Moderna rientra nel programma Warp Speed dell’amministrazione Trump e l’azienda ha da poco ricevuto 472 milioni di dollari dal governo per implementare lo sviluppo del suo vaccino. Se tutto andrà bene, mrna-1273 sarà il primo vaccino a mrna approvato dalla Fda e Moderna, grazie a accordi commerciali con diversi partner, prevede di riuscire a erogare da 500 milioni a 1 miliardo di dosi all’anno a partire dal 2021.

Il vaccino Bnt162b2 di Pfizer

Quasi in contemporanea anche Pfizer e la partner BioNTech hanno annunciato l’inizio del trial clinico di fase 2/3 del candidato vaccino a mrna chiamato Bnt162b2, a base di un mrna per una glicoproteina di Sars-Cov-2 ottimizzato per suscitare una potente risposta immunitaria. Le aziende ne stanno sperimentando altre 3 varianti ma Bnt162b2 ha dato i migliori risultati per il momento.

Lo studio è di tipo randomizzato controllato in doppio cieco e prevede la partecipazione di 30mila volontari tra i 18 e gli 85 anni presso 12o centri di riferimento internazionali (esclusa la Cina). I volontari che verranno effettivamente vaccinati (metà di loro invece costituirà il gruppo di controllo con placebo) riceveranno due dosi da 30 microgrammi di Bnt162b2.

Obiettivo è appurare l’efficacia del candidato vaccino: i ricercatori dovranno capire se previene Covid-19 in persone che non hanno mai contratto Sars-Cov-2 e poi se previene la malattia indipendentemente da precedenti infezioni. In secondo luogo valuteranno se il candidato vaccino previene le forme gravi di Covid-19 oppure se impedisca l’instaurarsi dell’infezione.

Le aziende sono fiduciose del successo della sperimentazione e stanno preparando la documentazione da sottomettere alla Fda per richiedere l’approvazione già il prossimo ottobre per poter distribuire 100 milioni di dosi entro la fine del 2020 e 1,3 miliardi entro il 2021.

 



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