Оценка динамики выявления жизнеспособного SARS-CoV-2 (Coronaviridae: Betacoronavirus: Sarbecovirus) в биологических образцах, полученных от пациентов с COVID-19 в условиях стационара, как одного из показателей инфекционности вируса
- Авторы: Кузнецова Н.А.1, Огаркова Д.А.1, Гущин В.А.1, Антипят Н.А.2, Бакалин В.В.3, Бургасова О.А.3, Васильченко Л.А.1, Самков А.А.2, Симакова Я.В.1, Дивисенко Е.В.1, Синявин А.Э.1, Ткачук А.П.1, Колобухина Л.В.1, Шидловская Е.В.1, Тюрин И.Н.2, Кружкова И.С.1, Злобин В.И.1, Никифорова М.А.1, Одноралов М.А.2, Гинцбург А.Л.1
-
Учреждения:
- ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России
- ГБУЗ «Инфекционная клиническая больница № 1 Департамента здравоохранения города Москвы»
- ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»
- Выпуск: Том 68, № 2 (2023)
- Страницы: 105-116
- Раздел: ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
- Дата подачи: 03.03.2023
- Дата публикации: 18.05.2023
- URL: https://virusjour.crie.ru/jour/article/view/6314
- DOI: https://doi.org/10.36233/0507-4088-160
- EDN: https://elibrary.ru/bhkjkp
- ID: 6314
Цитировать
Аннотация
Введение. Изучение механизмов передачи вируса SARS-CoV-2 является основой для выстраивания стратегии противоэпидемических мероприятий в условиях пандемии COVID-19. Понимание того, в какой временнóй перспективе больной может распространять SARS-CoV-2, так же важно, как и знание самих механизмов передачи вируса. Эта информация необходима для разработки эффективных мер профилактики инфицирования путём разрыва цепочек передачи вируса.
Цель работы – выявление инфекционного вируса SARS-CoV-2 в образцах пациентов в динамике заболевания и определение продолжительности выделения вируса пациентами с различной тяжестью течения COVID-19.
Материалы и методы. У пациентов, включённых в исследование, проводили сбор биоматериала (назофарингеальный мазок) для дальнейшего анализа методом количественной ОТ-ПЦР и вирусологического определения инфекционности для мазка.
Результаты. Нами определены сроки сохранения инфекционности вируса у пациентов, госпитализированных с тяжёлым и среднетяжёлым течением COVID-19. По результатам исследования проведён анализ зависимости между количеством детектируемой РНК SARS-CoV-2 с помощью ОТ-ПЦР и инфекционностью вируса в культуре клеток in vitro у больных COVID-19. Медианное время выделения пациентами инфекционного вируса составило 8 дней. Кроме того, проведён сравнительный анализ разных протоколов выявления РНК вируса относительно обнаружения инфекционного вируса.
Заключение. Полученные данные позволяют оценить динамику выявления и вирусную нагрузку SARS-CoV-2 у больных COVID-19, а также значение установленных параметров для последующего распространения вируса и организации профилактических мероприятий.
Ключевые слова
Полный текст
Введение
Инфицирование вирусом SARS-CoV-2 вызывает заболевание COVID-19 [1], протекающее как в лёгкой, так и в крайне тяжёлой форме, требующей госпитализации в отделение реанимации и интенсивной терапии [2]. При этом обычно у большей части инфицированных SARS-CoV-2 течение заболевания лёгкое или даже бессимптомное [3]. Понимание механизмов и путей передачи вируса SARS-CoV-2 является чрезвычайно важным для эффективного противодействия пандемии COVID-19 [4]. Предполагается, что риск передачи от бессимптомных больных довольно высокий, достигающий 62% случаев заражений, что может приводить к существенному объёму недиагностированных случаев инфицирования [5]. Вероятно, высока роль больных COVID-19, находящихся в продромальном периоде (за 2–3 дня до клинических проявлений болезни) и являющихся активными источниками инфекции, о чём пишет и ряд зарубежных авторов [6].
Основным механизмом передачи возбудителя COVID-19 от человека к человеку является аэрозольный, реализуемый посредством воздушно-капельного пути [4]. Передача вируса происходит при тесном контакте больного со здоровым. Возбудитель распространяется с мелкими каплями изо рта или носа инфицированного человека при кашле, чихании, разговоре или затруднённом дыхании [7]. Заражение происходит при вдыхании вируссодержащих частиц или их попадании на слизистые глаз, носа или рта. Возможны и другие механизмы и пути передачи, включая аэрозольный (фомитный), фекально-оральный, гемоконтактный, вертикальный (от матери к ребёнку) и трансмиссивный (от животного к человеку) [8]. Важными факторами, определяющими передачу вируса от одного человека другому, являются количество выделяемого в окружающую среду вируса и продолжительность его выделения. Именно эти факторы оказывают непосредственное влияние на эффективность мер по ограничению распространения заболевания.
На сегодняшний день признанным стандартом диагностики COVID-19 является полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией в реальном времени (ОТ-ПЦР), позволяющая обнаруживать РНК вируса в различных биологических образцах [9, 10]. Самая высокая вирусная нагрузка, измеренная методом ОТ-ПЦР, наблюдается с момента появления первых симптомов и до 7-го дня болезни, что объясняет более эффективное распространение SARS-CoV-2 по сравнению с другими респираторными инфекциями [11]. По данным различных метаанализов, средняя продолжительность выявления РНК SARS-CoV-2 составляет от 9,3 до 20,0 дня в дыхательных путях и от 14,4 до 20,1 дня в стуле. В случаях длительно протекающей инфекции продолжительность выявления РНК может составлять более 100 дней [11, 12].
Длительность выделения инфекционного вируса является важным фактором передачи возбудителя при инфекции SARS-CoV-2, определяющим стратегию профилактических мероприятий, в том числе изоляции пациентов, с учётом сроков его заразности для окружающих. На сегодняшний день опубликовано около 30 работ, в которых авторы определяли продолжительность выделения пациентами инфекционного вируса. В одном из последних исследований анализ связи уровня порогового цикла (Ct) с инфекционностью вируса позволил установить диапазон значений Ct от 26,25 до 34,00 (95% доверительный интервал (ДИ)) с медианой 30,5 и средним значением 30,82 для образцов с вирусом [11, 13]. При этом недостаточно изучена связь носительства вируса с тяжестью течения COVID-19, определяемой по критериям Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) [14]. Не исследован вопрос информативности ПЦР-тестов, нацеленных на различные участки генома вируса SARS-CoV-2 (с учётом различий в копийности геномных фрагментов РНК) в контексте выявления носителей инфекционного вируса.
В связи с этим целью настоящего исследования явилось изучение динамики выявления инфекционного SARS-CoV-2 у пациентов с тяжёлым и среднетяжёлым течением COVID-19 с характеристикой информативности вариантов ПЦР-систем, в том числе для оценки риска внутрибольничной передачи возбудителя.
Материалы и методы
Дизайн исследования и отбор пациентов. Набор пациентов с верифицированным диагнозом COVID-19 и сбор биологического материала в динамике заболевания проводили на базе Инфекционной клинической больницы № 1 г. Москвы с 17.11.2020 по 03.02.2021. Проведение исследования было одобрено этическим комитетом ГБУЗ «Инфекционная клиническая больница № 1 Департамента здравоохранения города Москвы» (протоколы заседаний № 11а от 16.11.2020 и № 1 от 11.02.2021). Добровольцы подписывали информированное согласие на забор биологического материала, кроме того, проводился сбор анкетных данных.
В исследование были включены 1072 пациента с диагнозом COVID-19, госпитализированных в стационар в разные сроки от появления первых симптомов заболевания. Критерием включения пациента в исследование являлось наличие положительного результата ПЦР при поступлении в стационар. Результаты ПЦР, на основании которых пациенты были включены в исследование, были получены с использованием различных систем и разными организациями в зависимости от того, куда направлялся мазок пациента перед госпитализацией или непосредственно после неё. Пациентам проводили первичный клинический осмотр, наблюдение в динамике заболевания, давали оценку клиническим, лабораторным показателям, результатам инструментального обследования и в последующем определяли в группы наблюдения согласно критериям тяжести ВОЗ [14]. У пациентов проводили сбор биоматериала для дальнейшего анализа методом количественной ОТ-ПЦР и вирусологическое исследование назофарингеального мазка с использованием пермиссивных для репликации SARS-CoV-2 клеток. В течение всего госпитального периода биоматериал пациентов получали со следующей периодичностью: мазок из носоглотки исследовали каждые 3 ± 2 дня, венозную кровь отбирали один раз в 5–7 дней в динамике заболевания. Диагностический алгоритм обязательно включал анализ эпидемиологических, клинико-лабораторных и инструментальных данных. В окончательный анализ были включены 584 пациента, у которых количественная ПЦР показала положительный результат для первой точки забора материала и были проведены основные исследования: дана оценка тяжести течения болезни, определена вирусная нагрузка в первый день госпитализации.
Оценка вирусной нагрузки SARS-CoV-2. Исследование образцов носоглоточных мазков проводили с использованием набора реагентов для экстракции и качественного определения РНК коронавируса SARS-CoV-2 методом ОТ-ПЦР «SARS-CoV-2 FRT» производства ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» (ФГБУ «НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи») согласно инструкции производителя. Относительное количество РНК SARS-CoV-2 определяли с помощью калибровочной прямой. Для её построения при каждой постановке анализа тестировали калибровочные стандарты, которые представляли собой рекомбинантные конструкции, содержащие амплифицируемый фрагмент генома SARS-CoV-2 с известной концентрацией. В связи с тем что сравнение количества фрагментов было относительным, РНК-фрагменты не использовались. Стадия обратной транскрипции контролировалась прохождением ПЦР по внутреннему РНК-контролю, предусмотренному системой.
Определение инфекционного SARS-CoV-2 in vitro. Определение инфекционного вируса SARS-CoV-2 проводили с использованием клеточной линии 293T/ACE2 (со стабильной экспрессией ACE2 (ангиотензинпревращающий фермент 2) рецептора человека) [15]. Клетки культивировали в среде DMEM (Dulbecco’s modified Eagles medium) («ПанЭко», Россия), содержащей 10% эмбриональную бычью сыворотку (HyClone, США), 1× L-глутамина и 1× раствор антибиотиков пенициллина/стрептомицина (Gibco, США). Эксперименты выполняли в 96-луночном планшете. Для этого образцы назофариангеальных мазков (в объёме 100 мкл) от больных COVID-19 вносили в планшеты и делали последовательные десятикратные разведения. Планшеты инкубировали в течение 5 дней. Затем производили оценку вирус-индуцированного цитопатического эффекта (ЦПЭ). Также для образцов, где наблюдался ЦПЭ, проводили дополнительное подтверждение методом ОТ-ПЦР.
Тестирование ПЦР-систем, различающихся по детектируемым участкам генома SARS-CoV-2, для оценки возможности выявления установленных по ЦПЭ носителей инфекционного вируса. С целью оценки эффективности различных локусов генома вируса SARS-CoV-2 для выявления в ПЦР выявленных по ЦПЭ носителей инфекционного вируса провели сравнение локусов ORF1b-nsp14, N-gene, Envelope protein, RdRP и NSP1 (в составе набора реагентов для экстракции и качественного определения РНК коронавируса SARS-CoV-2 методом ОТ-ПЦР «SARS-CoV-2 FRT» производства ФГБУ «НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи») генома вируса. Использованные олигонуклеотиды и ссылки на источники литературы представлены в табл. П1. Для проведения ОТ-ПЦР использовали реакционную смесь, содержащую (на одну реакцию) 5 пмоль каждого праймера, 3 пмоль зонда («Люмипроб», Россия), 2× буфер для ОТ-ПЦР-РВ и БиоМастер-микс (БиоМастер ОТ-ПЦР-РВ (2×), «Биолабмикс», Россия). Общий объём одной реакционной смеси составлял 25 мкл. Амплификацию проводили на приборе CFX96 Touch Real-Time PCR Detection System (Bio-Rad, США). Условия одностадийной RT-qPCR описаны ранее для праймеров, рекомендованных ВОЗ [16] и ЦКЗ (Центр по контролю и профилактике заболеваний США, CDC) [17].
Таблица П1. Олигонуклеотиды, использованные для оценки эффективности различных локусов генома вируса SARS-CoV-2 для выявления инфекционности вируса
Table S1. Oligonucleotides used to assess the effectiveness of various loci of the SARS-CoV-2 virus genome to detect the virus infectivity
Название, мишень Target | Источник Reference |
ORF1b-nsp14 HKU-ORF1b-nsp14F TGGGGYTTTACRGGTAACCT HKU-ORF1b-nsp14R AACRCGCTTAACAAAGCACTC HKU-ORF1b-nsp141P Cy5-TAGTTGTGATGCWATCATGACTAG-BHQ2 N gene (Nucleoprotein) HKU-NF TAATCAGACAAGGAACTGATTA HKU-NR CGAAGGTGTGACTTCCATG HKU-NP Cy5-GCAAATTGTGCAATTTGCGG-BHQ2 | WHO [16] |
Envelope protein E_Sarbeco_F ACAGGTACGTTAATAGTTAATAGCGT E_Sarbeco_R ATATTGCAGCAGTACGCACACA E_Sarbeco_P1 Cy5-ACACTAGCCATCCTTACTGCGCTTCG-BHQ2 N gene (Nucleoprotein) N_Sarbeco_F CACATTGGCACCCGCAATC N_Sarbeco_R GAGGAACGAGAAGAGGCTTG N_Sarbeco_P Cy5-ACTTCCTCAAGGAACAACATTGCCA-BHQ2 RdRP gene RdRp_SARSr-F GTGARATGGTCATGTGTGGCGG RdRp_SARSr-R CARATGTTAAASACACTATTAGCATA RdRp_SARSr-P2 Cy5-CAGGTGGAACCTCATCAGGAGATGC-BHQ2 | CDC [17] |
NSP1 | Набор реагентов для экстракции и качественного определения РНК коронавируса SARS-CoV-2 методом ОТ-ПЦР «SARS-CoV-2 FRT» производства ФГБУ «НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи» Kit for SARS-CoV-2 RNA detection by RT-PCR “SARS-CoV-2 FRT”, National Research Center for Epidemiology and Microbiology named after Honorary Academician N.F. Gamaleya |
Статистическая обработка данных. Статистическую обработку данных проводили c использованием программного обеспечения GraphPad Prism 8, а также посредством среды статистического анализа R (версия 4.0.3) и программного обеспечения RStudio (версия 1.3.1093), IBM SPSS Statistics 26.0. При анализе количественных показателей использовали тест Шапиро–Уилка для сравнения распределений с нормальным. Для большинства групп распределения значимо (p > 0,05) отличались от нормального, поэтому для описания центральных тенденций использовались медиана и межквартильный размах. Для определения статистической значимости различий между исследуемыми группами производили расчёт, используя критерий знаковых рангов Уилкоксона (W) для зависимых выборок и критерий Краскелла–Уоллиса или Манна–Уитни для независимых выборок (пояснения в тексте). Различия считали значимыми при p < 0,05. Для описания связи количественных признаков использовали коэффициент ранговой корреляции Спирмена. При сравнении качественных показателей использовали критерий χ2 или точный критерий Фишера (пояснения в тексте).
Результаты
Характеристика исследуемой когорты. Исследование проводили на материалах, полученных от пациентов, госпитализированных с COVID-19. Анализировали данные пациентов, у которых был положительный ПЦР-тест на наличие РНК SARS-CoV-2. Характеристики пациентов, включенных в исследование, представлены в табл. 1. Минимальный срок от начала появления первых клинических симптомов болезни до госпитализации составил 1 день, т.е. госпитализация произошла в день появления симптомов (со слов пациента). Всего известна продолжительность госпитализации для 378 пациентов (64,7%).
Таблица 1. Характеристика исследуемой когорты пациентов
Table 1. Characteristics of the patient cohort
Исследуемый показатель Characteristics | Min | Max | Me | IQR |
День госпитализации от первых симптомов Day of hospitalization from first symptoms | 1 | 76 | 7 | 5–8 |
Срок госпитализации, дней (n = 378 (64,7%)) Length of stay, days (n = 378 (64,7%)) | 1 | 52 | 9 | 7–13 |
Возраст, лет Age, years | 18 | 97 | 67 | 58,0–78,5 |
Мужчины / женщины, n (%) Male / female, n (%) | 243 (41,6) / 341 (58,4) | |||
Тяжесть, n (%) лёгкая / среднетяжёлая / тяжёлая Disease severity, n (%) mild / moderate / severe | 3 (0,5) / 347 (59,4) / 234 (40,1) | |||
Летальный исход (n = 415), n (%) Fatal outcome (n = 415), n (%) | 28 (6,7) |
Примечание. Min – минимальное значение; max – максимальное значение; Me – медиана; IQR – межквартильный размах.
Note. Min – minimum value; max – maximum value; Me – median; IQR – interquartile range.
Возрастное распределение пациентов имело выраженную полимодальность, включающую два характерных пика в районе 60–65 и 80–85 лет. Подавляющее большинство пациентов было в возрасте от 51 до 90 лет (879 (84,1%) пациентов). Доля лиц в возрасте до 30 лет и после 91 года была минимальной и составила по 1,2% (n = 7 для обоих возрастных когорт). Доля пациентов 31–40 лет составила 4,8% (n = 28), 41–50 лет – 8,7 % (n = 51), 51–60 лет – 15,8% (n = 92), 61–70 лет – 26,7% (n = 156), 71–80 лет – 23,3% (n = 136), 81–90 лет – 18,3% (n = 107), 91 год и старше – 1,2% (n = 7).
Характеристика пациентов в зависимости от тяжести течения COVID-19. Оценку тяжести течения заболевания COVID-19 проводили в соответствии с критериями ВОЗ [14] (табл. П2), учитывалась тяжесть при поступлении в больницу. В связи с тем что госпитализированных пациентов с лёгким течением заболевания было всего трое, мы не проводили сравнение с этой группой. Пациенты с положительным результатом ПЦР-анализа, поступившие в тяжёлом состоянии, были статистически значимо старше пациентов, поступивших в среднетяжёлом состоянии (p < 0,001).
В группах по тяжести течения заболевания выборки пациентов не отличались по полу (p = 1,000). При сравнении времени, прошедшего от начала симптомов заболевания до госпитализации, и продолжительности госпитализации пациентов статистически значимых различий не наблюдали (p = 0,775 и р = 0,142). Доля летальных исходов составила 3,8% в группе среднетяжёлого течения и 11,0% – в группе тяжёлого течения (p = 0,021).
Первый мазок был взят в среднем на 8-е сутки от начала заболевания в каждой из групп тяжести (табл. П2). Медианные значения Ct в группе тяжелобольных составили 31,75 и в группе среднетяжелых больных – 31,50. Погрешности измерения вирусной нагрузки в ГЭ/мл не позволили выявить статистически значимых различий. Инфекционная активность вируса к моменту первого взятия анализа статистически значимо не различалась в группах со среднетяжёлым и тяжёлым течением (p = 0,948). В группах среднетяжёлых и тяжёлых ПЦР-положительных пациентов вирус был изолирован у 16,4 и 17,1% соответственно.
Таблица П2. Основные характеристики ПЦР-положительных пациентов в зависимости от тяжести при поступлении
Table S2. Сharacteristics of PCR-positive patients according to disease severity on admission to hospital
Показатель Index | Тяжесть течения Disease severity | р (критерий) р (test) | ||
лёгкая (n = 3) mild (n = 3) | среднетяжёлая (n = 347) Moderate (n = 347) | тяжёлая (n = 234) Severe (n = 234) | ||
Женщины / мужчины, n (%) Female / male, n (%) | 2 (66,7) / 1 (33,3) | 202 (58,2) / 142 (41,8) | 137 (58,5) / 97 (41,5) | 1,000 (χ2) |
Возраст, полных лет, Me (IQR) Age, years, Me (IQR) | 68 (58–69,5) | 66 (55,5–76) | 70 (62–80) | < 0,001* (Манна–Уитни) (Mann–Whitney) |
День госпитализации после проявления симптомов, Me (IQR) Day of hospitalization after symptom onset, Me (IQR) | 7 (6–7) | 7 (5–8) | 7 (5–9) | 0,775 (Манна–Уитни) (Mann–Whitney) |
Дни госпитализации, Me (IQR) Days of hospitalization, Me (IQR) | Известно / Known 3 (100%) 10 (7–10,5) | Известно / Known 222 (64,0%) 9 (7–13) | Известно / Known 153 (65,4%) 10(7–14) | 0,142 (Манна–Уитни) (Mann–Whitney) |
Летальных случаев, n (%) Fatal outcome, n (%) | Известно / Known 3 0 (0,0) | Известно / Known 240 9 (3,8) | Известно / Known 172 19 (11,0) | 0,021* (точный критерий Фишера) (Fisher’s exact test) |
Первая точка (сутки от начала симптомов), Me (IQR) The first timepoint (days from the onset of symptoms), Me (IQR) | 8 (7,5–8) | 8 (6–9) | 8 (6–10) | 0,782 (Краскелла–Уоллиса) (Kruskell–Wallis) |
Ct, Me (IQR) | 31,01 (28,92–32,62) | 31,50 (28,50–34,01) | 31,75 (27,81–34,45) | 0,821 (Манна–Уитни) (Mann–Whitney) |
Вирусная нагрузка, ГЭ/мл, Me (IQR) Viral load, copies/ml, Me (IQR) | 5,67 × 104 (2,99 × 104 – 4,29 × 105) | 3,26 × 104 (4,59 × 103 – 2,79 × 105) | 2,93 × 104 (3,53 × 103 – 4,04 × 105) | 0,764 (Манна–Уитни) (Mann–Whitney) |
Инфекционность вируса, n (%) Virus infectivity, n (%) | 0 (0,0) | 57 (16,4) | 40 (17,1) | 0,948 (точный критерий Фишера) (Fisher’s exact test) |
Вторая точка (сутки от начала симптомов), Me (IQR) Second timepoint (days from onset of symptoms), Me (IQR) | n = 3 11 (10,5–11,50) | n = 331 11 (9–13) | n = 216 11 (9–13) | 0,583 (Краскела–Уоллиса) (Kruskell–Wallis) |
ПЦР+, n (%) PCR+, n (%) | 1 (33,3) | 181 (54,7) | 125 (57,9) | 0,537 (точный тест Фишера) (Fisher’s exact test) |
Ct, Me (IQR) | – | 32,02 (29,01–34,28) | 32,42 (29,96–34,48) | 0,316 (Манна–Уитни) (Mann–Whitney) |
Вирусная нагрузка, ГЭ/мл, Me (IQR) Viral load, copies/ml, Me (IQR) | – | 2,04 × 104 (2,76 × 103 – 1,38 × 105) | 1,40 × 104 (1,99 × 103 – 8,58 × 104) | 0,361 (Манна–Уитни) (Mann–Whitney) |
Инфекционность вируса, n (%) Virus infectivity, n (%) | Известно / Known 1 0 (0,0) | Известно / Known 181 19 (10,5) | Известно / Known 125 8 (6,4) | 0,228 (точный критерий Фишера) (Fisher’s exact test) |
Третья точка (сутки от начала симптомов), Me (IQR) Third timepoint (days from onset of symptoms), Me (IQR) | n = 1 | n = 134 13 (11–15) | n = 91 14 (12–16) | 0,057 (Манна–Уитни) (Mann–Whitney) |
ПЦР+, n (%) PCR+, n (%) | 0 (0,0) | 75 (56,0) | 55 (60,4) | 0,441 (точный тест Фишера) (Fisher’s exact test) |
Ct, Me (IQR) | – | 32,64 (29,67–34,81) | 31,33 (28,71–34,29) | 0,254 (Манна–Уитни) (Mann–Whitney) |
Вирусная нагрузка, ГЭ/мл, Me (IQR) Viral load, copies/ml, Me (IQR) | – | 1,42 × 104 (1,61 × 103 – 8,44 × 104) | 2,11 × 104 (2,93 × 103 – 2,92 × 105) | 0,178 (Манна–Уитни) (Mann–Whitney) |
Примечание. При сравнении когорт по тяжести не учитывались лёгкие пациенты. ПЦР+/– – положительный/отрицательный тест полимеразной цепной реакции. *р < 0,001 при расчёте с использованием критерия Манна–Уитни.
Note. Comparison of severity cohorts did not include patients with mild disease. PCR+/– indicates positive/negative
Медиана второй точки забора материала для лабораторных анализов составила 11 дней от начала симптомов (табл. П2). К 11-му дню было известно 550 из 584 исходно ПЦР-положительных (94,2% от общего числа пациентов), 307 (55,8%) из которых оказались ПЦР-положительными (p = 0,537). Статистически значимых различий в уровне вирусной нагрузки у среднетяжёлых и тяжёлых пациентов не выявлено (медианное значение Ct составило 32,02 (29,01–34,28) и 32,42 (29,96–34,48), p = 0,316 (критерий Манна–Уитни). Во втором заборе из 307 постановок изоляции вируса 27 (8,8%) оказались положительными. Статистически значимые различия между группами не выявлены (р = 0,228).
Медиана третьей точки исследований составила 13–14 дней от начала симптомов (p = 0,057) (табл. П2). По исследуемым показателям (вирусная нагрузка и инфекционность вируса) все группы оказались гомогенными (p > 0,05). Результаты ПЦР на третьей точке доступны для 226 человек, при этом 130 (57,5%) из них – ПЦР-положительные. Статистически значимых различий между группами не обнаружено (р = 0,441).
Характеристика взаимосвязи между показателями вирусной нагрузки и выявленным по ЦПЭ инфекционным вирусом. Нами была исследована взаимосвязь между выявлением инфекционного вируса и вирусной нагрузкой. В табл. П3 и П4 приведены сравнительные характеристики пациентов в зависимости от успешности выделения вируса. Статистически достоверной разницы между пациентами, выделяющими инфекционный вирус и имеющими только положительный ПЦР-тест, по полу, возрасту и тяжести протекания заболевания обнаружено не было. Медианное количество дней от начала симптомов до взятия анализа в группе с инфекционным вирусом статистически отличается от такового в группе, в которой вирус не изолировался, и составило 7 и 8 дней соответственно (p < 0,001*). Различия вирусной нагрузки также оказались статистически значимы (p < 0,001*) для показателя Ct и вирусной нагрузки, измеренной в ГЭ/мл. Медиана Ct в группе пациентов, у которых не выделился вирус, составила 32,25, или 1,71 × 104 ГЭ/мл, а в группе с инфекционным вирусом – 26,14, или 1,09 × 106 ГЭ/мл (рис. 1).
Таблица П3. Связь инфекционности вируса с различными характеристиками ПЦР-положительных пациентов COVID-19 (n = 312)
Table S3. Сorrelation of virus infectivity with different characteristics of PCR-positive COVID-19 patients (n = 312)
Показатель Index | Цитопатический эффект Cytopathic effect | р (критерий) р (test) | |
отрицательный negative (n = 487 (80,82%)) | положительный positive (n = 97 (19,18%)) | ||
Женщины / мужчины, n (%) Female / male, n (%) | 281 (57,7) / 206 (42,3) | 60 (61,9) / 37 (38,1) | 0,499 (χ2) |
Возраст, полных лет, Me (IQR) Age, years, Me (IQR) | 67 (57–79) | 67,5 (61,5–78) | 0,478 (Манна–Уитни) 0,478 (Mann–Whitney) |
Тяжесть, n (%) лёгкая/среднетяжёлая/тяжёлая Disease severity, n (%) mild/moderate/severe | 3 (0,6) / 290 (59,5) / 194 (39,8) | 0 (0,0) / 57 (58,8) / 40 (41,2) | 0,948 (точный критерий Фишера) (Fisher’s exact test) |
Сутки от начала симптомов до анализа, Me (IQR) Days from the onset of symptoms to analysis, Me (IQR) | 8 (6–10) | 7 (5–9) | < 0,001* (Манна–Уитни) (Mann–Whitney) |
Ct, Me (IQR) | 32,25 (29,68–34,74) | 26,14 (23,81–28,86) | < 0,001* (Манна–Уитни) (Mann–Whitney) |
Вирусная нагрузка, ГЭ/мл, Me (IQR) Viral load, copies/ml, Me (IQR) | 1,71 × 104 (2,97 × 103 – 9,76 × 104) | 1,09 × 106 (2,34 × 105 – 5,50 × 106) | < 0,001* (Манна–Уитни) (Mann–Whitney) |
Смертельный исход, n (%) Fatal outcome, n (%) | Известно / Known 348 18 (5,2) | Известно / Known 67 10 (14,9) | 0,007* (точный тест Фишера) (Fisher’s exact test) |
Примечание. *р < 0,001 при расчёте с использованием критерия Манна–Уитни.
Note. *p < 0.001 when calculated using the Mann–Whitney test.
Таблица П4. Оценка инфекционности вируса в группах наблюдения в зависимости от сроков госпитализации и тяжести
Table S4. Evaluation of the of the virus infectivity in the observation groups depending on the duration of hospitalization and disease severity
Показатель Index | Инфекционность вируса при госпитализации Virus infectivity during hospitalization | Группа среднетяжёлых Moderate | Группа тяжёлых Severe | р (критерий Манна–Уитни) р (Mann–Whitney test) |
n | Нет / no | 290 | 194 | – |
Да / yes | 57 | 40 | – | |
Возраст, лет, Me (IQR) Age, years, Me (IQR) | Нет / no | 65,5 (55–76) | 70 (61–81) | 0,001* |
Да / yes | 66 (60–76) | 71,5 (64–80) | 0,103 | |
р (критерий Манна–Уитни) р (Mann–Whitney test) | – | 0,505 | 0,600 | – |
Сутки от начала симптомов, Me (IQR) Days from onset of symptoms, Me (IQR) | Нет / no | 8 (6–10) | 8 (6–10) | 0,843 |
Да / yes | 7 (5–9) | 7,5 (6–9) | 0,241 | |
р (критерий Манна–Уитни) р (Mann–Whitney test) | – | 0,010* | 0,571 | – |
Женщины / мужчины, n (%) Female / male, n (%) | Нет / no | 68 (58,1) / 49 (41,9) | 85 (61,2) / 54 (38,8) | 0,633 (χ2) |
Да / yes | 13 (59,1) / 9 (40,9) | 13 (54,2) / 11 (45,8) | 0,791 (χ2) | |
p (критерий Манна–Уитни) p (Mann–Whitney test) | – | 0,932 | 0,519 | – |
Ct, Me(IQR) | Нет / no | 32,05 (29,69–34,64) | 32,56 (29,67–34,93) | 0,389 |
Да / yes | 26,55 (23,54–29,28) | 25,95 (24,31–28,27) | 0,491 | |
p (критерий Манна–Уитни) p (Mann–Whitney test) | – | < 0,001* | < 0,001* | – |
Вирусная нагрузка, ГЭ/мл, Me (IQR) Viral load, copies/ml, Me (IQR) | Нет / no | 1,85 × 104 (3,33 × 103 – 7,98 × 104) | 1,49 × 104 (1,96 × 103 – 1,41 × 105) | 0,547 |
Да / yes | 1,20 × 106 (2,34 × 105 – 5,55 × 106) | 9,68 × 105 (2,11 × 105 – 5,79 × 106) | 0,792 | |
p (критерий Манна–Уитни) p (Mann–Whitney test) | – | < 0,001* | < 0,001* | – |
Примечание. *р < 0,001 при расчёте с использованием критерия Манна–Уитни.
Note. *p < 0.001 when calculated using the Mann–Whitney test.
Рис. 1. Вирусная нагрузка в образцах с инфекционным и неинфекционным вирусом. p < 0,0001 при расчёте с использованием критерия знаковых рангов Уилкоксона (W); р < 0,001* при расчёте с использованием критерия Манна–Уитни. Fig. 1. Viral load in samples with infectious and non-infectious virus. p < 0.0001 when calculated using the Wilcoxon signed rank test (W); p < 0.001* when calculated using the Mann–Whitney test.
Выявление инфекционного вируса у пациентов в динамике. Для анализа выявления вируса в динамике был взят результат с наибольшей вирусной нагрузкой (из трёх), при котором был получен одновременно положительный результат ПЦР и проведено исследование проб на наличие ЦПЭ. На первой неделе от начала симптомов (0–7 дней) был выявлен инфекционный вирус в образцах, полученных от 29 (22,8%) пациентов, на второй неделе (8–14 дней) – от 37 (10,0%), на третьей и далее (более 14 дней) – только от 4 (4,6%). Были обнаружены статистически значимые отличия при сравнении доли образцов с инфекционным вирусом на 0–7-е сутки от начала симптомов с таковой на 8–14-е сутки и с долей образцов на 14-е сутки и позднее от начала симптомов. При этом статистически значимых различий доли образцов, содержащих инфекционный вирус на второй неделе, по сравнению с более далеким сроком не было выявлено (p = 0,113). Результаты представлены в табл. 2 и на рис. 2.
Таблица 2. Доля образцов инфекционного вируса в зависимости от времени после начала симптомов
Table 2. Percentage of samples with infectious virus by time after onset of symptoms
Время от проявления симптомов, сутки Time from onset of symptoms, days | Среднее время от начала симптомов, сутки, Me (IQR) Mean time from symptom onset, days, Me (IQR) | n | Образцы, содержащие инфекционный вирус, n (%) Samples containing infectious virus, n (%) |
0–7 | 6 (4–7) | 127 | 29 (22,8) |
8–14 | 10 (9–12) | 370 | 37 (10,0) |
Более 14 More than 14 | 16 (15–19) | 87 | 4 (4,6) |
Рис. 2. Доля инфекционного вируса в зависимости от времени после начала развития симптомов. Fig. 2. The percent of infectious virus depending on the time after the onset of symptoms.
Различия в долях образцов, содержащих инфекционный вирус, статистически значимы. Апостериорные сравнения проводили с внесением поправки на множественность Бенджамини–Хохберга. p1vs2 < 0,001 – достоверность различий между первой и второй неделей после появления симптомов, p1vs3 < 0,001 – достоверность различий между первой неделей и позже 14 дней после появления симптомов, p2vs3 = 0,113 – достоверность различий между второй неделей и позже 14 дней после появления симптомов; Me – медиана, IQR – межквартильный размах.
Учитывая, что не для всех пациентов известно, в какое время после появления симптомов произошла элиминация вируса, был проведён анализ результатов заражения клеток 293Т/ACE2 материалами от больных в динамике. Доля образцов, содержащих инфекционный вирус, с учётом цензурированных данных (наблюдение вплоть до фиксации отсутствия инфекционного вируса) представлена в табл. 3.
Таблица 3. Сохранение инфекционности вируса с учётом цензурирования данных
Table 3. The duration of the infectivity of the virus, censored data
Срок наблюдения от начала симптомов, дней Time from onset of symptoms, days | Сохраняемость инфекционного вируса у ПЦР-положительных пациентов с COVID-19, % Persistence of infectious virus in PCR-positive patients with COVID-19, % |
7 | 71,00 |
14 | 11,60 |
21 | 2,27 |
Проведённый с помощью метода Каплана–Майера анализ показал, что медиана срока сохранения инфекционного вируса в мазках составила 8 дней (95% ДИ 7,77–8,24). Это означает, что у 50% пациентов к 8-му дню можно ожидать элиминацию инфекционного вируса даже при условии наличия положительного результата ПЦР. Кривая элиминации инфекционного вируса показана на рис. 3. Согласно критерию Мантеля–Кокса, не обнаружено статистически значимых различий в скорости снижения выявления инфекционного вируса в зависимости от тяжести течения COVID-19 (р = 0,529).
Рис. 3. Анализ сохранения инфекционного вируса в носоглоточном секрете пациентов в зависимости от времени проявления симптомов.Красной вертикальной линией показано медианное время сохранения вируса (8 дней). Fig. 3. Analysis of the persistence of an infectious virus in the nasopharyngeal swabs of patients depending on the time of onset of symptoms. The vertical line shows the median virus persistence time (8 days).
Оценка эффективности протоколов ПЦР для выявления пациентов, в биопробах которых содержится инфекционный вирус. Нами была проведена оценка эффективности различных протоколов выявления РНК вируса SARS-CoV-2 с целью определения способности тестов к обнаружению носителей инфекционного вируса. Для этого нами были использованы протоколы, ранее предложенные ВОЗ, ЦКЗ, а также разработанный нами тест, согласно инструкции. Комбинации праймеров и зондов приведены в табл. П1. В целом из 571 образца инфекционный вирус был обнаружен в 68, что составляет 11,9% образцов, использованных для сравнительного анализа. По результатам анализа длительности выявления положительных результатов ПЦР сформировалась группа тестов, статистически неразличимых между собой: HKU-ORF1b, HKU-N и NSP1 (p < 0,05 при попарных сравнениях) (табл. 4). Медианное время положительного результата для этих тестов составило 11 дней. Система RdRp показывала отрицательный результат в более ранний срок, медиана составила 9 дней. Системы E_Sarbeco и N_Sarbeco демонстрировали положительные результаты, наиболее длительное время – медианное время – составило 13 и 12 дней соответственно. Основные статистические характеристики тестов, полученные с помощью анализа выживаемости Каплана–Майера, приведены в табл. П5. При этом любой из исследуемых анализов оказывался положительным дольше, чем определялась инфекционность вируса (p < 0,001 при сравнении длительности положительного результата любой системы с длительностью определения инфекционного вируса).
Таблица 4. Результаты попарного сравнения длительности выявления РНК вируса с использованием различных протоколов ПЦР (p < 0,05 считали статистически достоверным)
Table 4. Results of pairwise comparison of the duration of viral RNA detection using various PCR protocols (p < 0.05 was considered statistically significant)
Статистика Уилкоксона (Гехана) Gehan–Wilcoxon test | HKU-ORF1b | HKU-N | E_Sarbeco | N_Sarbeco | RdRp | NSP1 |
Viral viability | < 0,001* | < 0,001* | < 0,001* | < 0,001* | < 0,001* | < 0,001* |
HKU-ORF1b | – | 0,649 | < 0,001* | 0,008* | < 0,001* | 0,201 |
HKU-N | – | < 0,001* | 0,002* | 0,001* | 0,479 | |
E_Sarbeco | – | 0,103 | < 0,001* | < 0,001* | ||
N_Sarbeco | – | < 0,001* | < 0,001* | |||
RdRp | – | 0,005* | ||||
NSP1 | – |
Примечание. *р < 0,001 при расчёте с использованием критерия Манна–Уитни.
Note. *p < 0.001 when calculated using the Mann–Whitney test.
Таблица П5. Основные статистические характеристики тестов, полученные с помощью анализа выживаемости Каплана–Майера
Table S5. Main statistical characteristics of tests obtained using Kaplan–Meier survival analysis
Характеристика Characteristics | Позитивность теста, Ме, дней (95% ДИ) Test positivity, Me, days (95% CI) | Q1, день (75% образцов были положительны (или инфекционны) дольше, чем…) Q1, day (75% of samples were positive (or infectious) for longer than…) | Q3, день (25% образцов были положительны (или инфекционны) дольше, чем…) Q3, day (25% of samples were positive (or infectious) for longer than…) | % дожития, 0-й день % survival, 0th day | % дожития, 7-й день % survival, 7th day | % дожития, 14-й день % survival, 14th day |
Жизнеспособность Viral viability | 8 (7,77–8,24) | 6 | 10 | 71,00 | 11,60 | 2,27 |
HKU-ORF1b | 11 (10,30–11,70) | 8 | 16 | 85,65 | 36,71 | 15,84 |
HKU-N | 11 (10,42–11,58) | 8 | 15 | 87,09 | 33,24 | 9,84 |
E_Sarbeco | 13 (12,25–13,75) | 9 | 19 | 90,42 | 49,61 | 23,68 |
N_Sarbeco | 12 (11,29–12,72) | 8 | 17 | 90,03 | 42,28 | 19,09 |
RdRp | 9 (8,59–9,41) | 7 | 13 | 82,91 | 23,33 | 2,66 |
NSP1 | 11 (10,41–11,59) | 8 | 14 | 86,31 | 30,02 | 8,21 |
Примечание. 95% ДИ – 95% доверительный интервал.
Note. CI – confidence interval.
Сравнение Ct-образцов с инфекционным вирусом и его отсутствием, определенных с использованием упомянутых выше протоколов, показало достоверную разницу для следующих мишеней: HKU-ORF1b (p = 0,0033), E_Sarbeco (р < 0,0001), N_Sarbeco (р < 0,0001), и NSP1 (р < 0,0001). Для мишеней HKU-N и RdRp статистически значимой разницы Ct для образцов с инфекционным вирусом и без него выявлено не было. Значение р рассчитано с помощью критерия Манна–Уитни (рис. 4, табл. П6).
Рис. 4. Сравнение показателя Ct, полученного с использованием разных протоколов идентификации вирусной РНК, для образцов с инфекционным вирусом и отсутствием инфекционного вируса. Fig. 4. Comparison of the Ct values for different protocols of the viral RNA identification in samples with an infectious and non-infectious virus.
Таблица П6. Сравнение Ct, полученной с использованием разных протоколов идентификации вирусной РНК для образцов с инфекционным и неинфекционным вирусом
Table S6. Comparison of Ct obtained using different viral RNA identification protocols for samples with infectious and non-infectious virus
Протокол выявления РНК RNA detection protocol | ПЦР+, n PCR+, n | ПЦР–, n PCR–, n | Ct, Ме (IQR) | Ct, M (SD) | р (критерий Манна–Уитни) р (Mann–Whitney test) |
HKU-ORF1b инфекционный HKU-ORF1b infectious | 65 | 3 | 24,40 (20,87–29,15) | 24,59 (7,6) | 0,0033 |
HKU-ORF1b неинфекционный HKU-ORF1b non-infectious | 407 | 96 | 28,74 (23,75–32,39) | 24,32 (12,4) | |
HKU-N инфекционный HKU-N infectious | 68 | – | 26,13 (24,00–31,00) | 27,64 (5,5) | 0,7069 |
HKU-N неинфекционный HKU-N non-infectious | 346 | 157 | 28,46 (0,00–32,92) | 21,46 (14,9) | |
E_Sarbeco инфекционный E_Sarbeco infectious | 68 | – | 23,00 (21,00–28,00) | 24,45 (5,4) | < 0,0001 |
E_Sarbeco неинфекционный E_Sarbeco non-infectious | 442 | 61 | 28,69 (24,94–32,04) | 25,96 (10,6) | |
N_Sarbeco инфекционный N_Sarbeco infectious | 66 | 2 | 27,96 (25,00–31,00) | 27,11 (6,2) | < 0,0001 |
N_Sarbeco неинфекционный N_Sarbeco non-infectious | 422 | 81 | 32,47 (28,19–35,12) | 27,52 (12,5) | |
RdRp инфекционный RdRp infectious | 66 | 2 | 34,00 (32,00–35,23) | 32,66 (6,4) | 0,7138 |
RdRp неинфекционный RdRp non-infectious | 327 | 176 | 34,66 (0,00–37,66) | 23,73 (17,6) | |
NSP1 инфекционный NSP1 infectious | 68 | – | 26,79 (25,08–30,84) | 27,68 (4,1) | < 0,0001 |
NSP1 неинфекционный NSP1 non-infectious | 474 | 29 | 32,72 (29,59–34,81) | 30,49 (8,2) |
Примечание. ПЦР+/– – положительный/отрицательный тест полимеразной цепной реакции.
Note. PCR+/– indicates positive/negative polymerase chain reaction test.
ROC-анализ был проведён для показателя Ct для различных тест-систем. Для показателя Ct (nsp1) под кривой AUC составила 0,772 (95% ДИ 0,718–0,826), p < 0,001. Точка cut off выбиралась на уровне пересечения специфичности и чувствительности (рис. П1). При признании вируса инфекционным в образцах с Ct выше 29,51 чувствительность составила 73,00% (68,83–76,80%), а специфичность – 73,53% (61,99–82,55%). Для сравнения тест-системы с другими были проведены ROC-анализы для каждой из тест-систем, основные характеристики приведены в табл. 4 и на рис. 5. Различия между получившимися кривыми статистически незначимы, так как доверительные интервалы AUC перекрываются во всех случаях: AUC составило 0,682–0,789. Различия между специфичностью и чувствительностью при оптимальном выборе точки cut off (табл. П7) также статистически незначимы (рис. 6), однако системы NSP1 и N-Sarbeco, по-видимому, обладают более высокими показателями точности. Специфичность для всех исследуемых тест-систем составляла 64,71–74,21%, а чувствительность – 64,74–73,00%.
Рис. П1. Чувствительность и специфичность для различных значений cut off: A – HKU-ORF1; B – HKU-N; C – E_Sarbeco; D – N_Sarbeco; E – RdRp; F – NSP1.
Рис. 5. Кривые ROC-анализа для разных протоколов выявления РНК относительно выявления инфекционного вируса. Fig. 5. ROC-analysis curves for different RNA detection protocols relative to identification of the infectious virus.
Рис. 6. Сравнение специфичности и чувствительности различных протоколов выявления РНК относительно выявления инфекционного вируса. Fig. 6. Comparison of the specificity and sensitivity of different RNA detection protocols in relation to the identification of an infectious virus.
Таблица П7. Основные характеристики ROC-кривых для определения инфекционности вируса на основе результатов ОТ-ПЦР, поставленных на различные фрагменты SARS-CoV-2
Table S7. The main characteristics of ROC-curves for determining the infectivity of the virus based on the results of RT-PCR tests targeting different fragments of SARS-CoV-2 genome
Показатель Index | HKU-ORF1b | HKU-N | E_Sarbeco | N_Sarbeco | RdRp | NSP1 |
Площадь под кривой AUC | 0,690 | 0,682 | 0,718 | 0,789 | 0,720 | 0,772 |
Стандартная ошибка Std. Error | 0,038 | 0,035 | 0,034 | 0,026 | 0,032 | 0,028 |
95% доверительный интервал 95% confidence interval | 0,616–0,764 | 0,615–0,750 | 0,651–0,784 | 0,738–0,840 | 0,658–0,781 | 0,718–0,826 |
p-значение p-value | < 0,001 | < 0,001 | < 0,001 | < 0,001 | < 0,001 | < 0,001 |
Cut off | 27,31 | 33,61 | 25,76 | 30,46 | 35,05 | 29,51 |
Чувствительность, % Sensivity, % | 66,58 (61,87–70,99) | 64,74 (59,57–69,59) | 69,00 (64,54%–73,14) | 72,75 (68,31–76,78) | 69,42 (64,22–74,16) | 73,00 (68,83–76,80) |
Специфичность, % Specificity, % | 66,15 (54,04–76,47) | 64,71 (52,84–75,00) | 69,12 (57,36–78,83) | 72,73 (60,96–82,00) | 74,21 (62,57–83,25) | 73,53 (61,99–82,55) |
Примечание. ОТ-ПЦР – полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией.
Note. RT-PCR – polymerase chain reaction with reverse transcription.
Обсуждение
В условиях стационара риск передачи пациентам и персоналу возбудителей инфекций повышен по причинам скученности, нахождения в закрытых помещениях и т.п. и не исключает присоединения госпитальных инфекций. Известно, что для SARS-CoV-2 внутрибольничное распространение является характерным признаком [18, 19]. В ходе пандемии COVID-19, когда больничные ресурсы используются на пределе возможностей, понимание, как долго больные COVID-19 являются источниками инфекции, является чрезвычайно важным. От этого могут зависеть сроки пребывания пациентов в стационаре, а также масштаб противоэпидемических мероприятий как в лечебном учреждении, так и в амбулаторных условиях.
В нашем исследовании представлены данные о частоте и сроках выявления инфекционного SARS-CoV-2 в когорте пациентов, госпитализированных с тяжёлым и среднетяжёлым течением COVID-19. Полученные данные показывают, что 97% образцов, полученных от пациентов, не содержат инфекционного вируса после 15-го дня с момента появления симптомов, при этом медиана обнаружения инфекционного вируса составила 8 дней. Эти результаты коррелируют с рекомендациями ЦКЗ по изоляции таких пациентов до 10 дней и до 20 в тяжёлых случаях, требующих интенсивной терапии или искусственной вентиляции лёгких [20].
По результатам нашего исследования у пациентов со среднетяжёлым и тяжёлым течением COVID-19 выявление инфекционного вируса в мазках составило 9,8 и 6,8% от всех ПЦР-положительных мазков соответственно. У пациентов с тяжёлым и среднетяжёлым течением заболевания удалось выделить вирус в культуре из образцов, полученных в первую неделю заболевания в 22,8%, во вторую и третью неделю – в 10 и 4,6% случаев заболевания соответственно. У некоторых пациентов с тяжёлым течением инфекционный вирус сохранялся вплоть до 46-го дня. Было показано, что вирусная нагрузка в назофарингеальных мазках, измеренная ОТ-ПЦР, и инфекционность вируса взаимосвязаны. Ранее аналогичный результат, но на существенно меньшей выборке, был получен нами в контексте использования антигенных тестов для выявления носителей инфекционного вируса [21]. Показано, что в мазках с инфекционным вирусом количество РНК вируса SARS-CoV-2 достоверно выше, хотя вирус и выделяется из мазков в широком диапазоне вирусной нагрузки. При стратификации пациентов в зависимости от обнаружения инфекционного вируса без учёта тяжести течения COVID-19 мы отмечали статистически достоверную разницу по уровню вирусной нагрузки в образцах с инфекционным и неинфекционным вирусом Ct 32,25 (29,68–34,74) и 26,14 (23,81–28,86), или 1,71 × 104 (2,97 × 103–9,76 × 104) и 1,09 × 106 (2,34 × 105–5,50 × 106) ГЭ/мл (р < 0,001*, критерий Манна–Уитни). Полученные результаты демонстрируют наибольшую опасность пациентов с эпидемиологической точки зрения в первую неделю после появления симптомов. Эти данные коррелируют с рекомендациями ЦКЗ об использовании масок всеми членами семьи, включая инфицированных, состояние которых не требует госпитализации, в течение двух недель [20].
Мы провели сравнительную оценку эффективности протоколов выявления РНК вируса SARS-CoV-2, предложенных ВОЗ, ЦКЗ, и протокола, описанного нами ранее при обнаружении инфекционного вируса в полученных от пациентов образцах. По результатам анализа того, как долго образцы остаются положительными в ОТ-ПЦР, протоколы HKU-ORF1b, HKU-N и NSP1 статистически не отличались, медианное время положительного результата для этих тестов составило 11 дней. Для RdRp, E_Sarbeco и N_Sarbeco медиана составила 9, 13 и 12 дней соответственно. Сравнение Ct-образцов с инфекционным вирусом и его отсутствием показало достоверную разницу для следующих мишеней: HKU-ORF1b (p = 0,0033), E_Sarbeco (р < 0,0001), N_Sarbeco (р < 0,0001), и NSP1 (р < 0,0001). Для мишеней HKU-N и RdRp статистически значимой разницы выявлено не было. По результатам ROC-анализа различия между получившимися кривыми статистически незначимы. Различия между специфичностью и чувствительностью разных тестов также статистически незначимы, однако системы NSP1 и N-Sarbeco, по-видимому, обладают более высокими показателями точности при выявлении пациентов с инфекционным вирусом на слизистых оболочках носоглотки.
Заключение
Проведённые нами исследования показывают отсутствие достоверной разницы в сроках обнаружения инфекционного вируса SARS-CoV-2 в носоглоточных мазках, полученных от пациентов со среднетяжёлым и тяжёлым течением COVID-19 в изучаемый период (ноябрь 2020 г. – март 2021 г.). В 97% по прошествии 15 дней с момента появления симптомов госпитализированные пациенты демонстрируют отсутствие инфекционного вируса даже при наличии положительного результата ПЦР-теста. Медиана обнаружения инфекционного вируса составила 8 дней с момента появления симптомов. Нами показана корреляция данных выявления инфекционного вируса и вирусной нагрузки. Для выявления носителей инфекционного вируса подходит любой из исследованных нами протоколов ПЦР-анализа.
Об авторах
Надежда Александровна Кузнецова
ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России
Email: nadyakuznetsova0@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7399-7628
Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
Россия, 123098, г. МоскваДарья А. Огаркова
ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России
Email: DashaDv1993@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1152-4120
младший научный сотрудник
Россия, 123098, г. МоскваВладимир А. Гущин
ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России
Автор, ответственный за переписку.
Email: wowaniada@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9397-3762
Ведущий научный сотрудник, руководитель лаборатории механизмов популяционной изменчивости патогенных микроорганизмов
Россия, 123098, г. МоскваНаталия А. Антипят
ГБУЗ «Инфекционная клиническая больница № 1 Департамента здравоохранения города Москвы»
Email: natadoc70@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-8578-2838
врач-инфекционист, зам. глав. врача
Россия, 125367, г. МоскваВалерия В. Бакалин
ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»
Email: bacalinmed@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0491-9925
ординатор кафедры инфекционных болезней с курсами эпидемиологии и фтизиатрии
Россия, 117198, г. МоскваОльга А. Бургасова
ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»
Email: olgaburgasova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5486-0837
Доктор медицинских наук, профессор
Россия, 117198, г. МоскваЛюдмила А. Васильченко
ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России
Email: milavasilchenko97@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0780-7782
младший научный сотрудник
Россия, 123098, г. МоскваАлексей А. Самков
ГБУЗ «Инфекционная клиническая больница № 1 Департамента здравоохранения города Москвы»
Email: a.a.samkov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0365-3096
заместитель главного врача по медицинской части, врач-инфекционист
Россия, 125367, г. МоскваЯна В. Симакова
ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России
Email: nadyakuznetsova0@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5033-6931
научный сотрудник
Россия, 123098, г. МоскваЕлизавета В. Дивисенко
ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России
Email: elizaveta.divisenko@yandex.ru
младший научный сотрудник
Россия, 123098, г. МоскваАндрей Э. Синявин
ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России
Email: andreysi93@ya.ru
ORCID iD: 0000-0001-7576-2059
научный сотрудник
Россия, 123098, г. МоскваАртем П. Ткачук
ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России
Email: artem.p.tkachuk@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3262-4873
Кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник
Россия, 123098, г. МоскваЛюдмила В. Колобухина
ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России
Email: lkolobuchina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5775-3343
Доктор медицинских наук, профессор, руководитель лаборатории респираторных вирусных инфекций с апробацией лекарственных средств
Россия, 123098, г. МоскваЕлена В. Шидловская
ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России
Email: lenitsa@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8199-6417
Научный сотрудник
Россия, 123098, г. МоскваИгорь Н. Тюрин
ГБУЗ «Инфекционная клиническая больница № 1 Департамента здравоохранения города Москвы»
Email: ikb1@zdrav.mos.ru
ORCID iD: 0000-0002-5696-1586
Кандидат медицинских наук, главный врач больницы, врач высшей квалификационной категории, врач-анестезиолог-реаниматолог
Россия, 125367, г. МоскваИрина С. Кружкова
ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России
Email: irina-kru@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1983-481X
научный сотрудник
Россия, 123098, г. МоскваВладимир И. Злобин
ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России
Email: vizlobin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0164-5113
Доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, главный научный сотрудник
Россия, 123098, г. МоскваМария А. Никифорова
ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России
Email: marianikiforova@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-5823-6508
научный сотрудник
Россия, 123098, г. МоскваМихаил А. Одноралов
ГБУЗ «Инфекционная клиническая больница № 1 Департамента здравоохранения города Москвы»
Email: nadyakuznetsova0@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0525-6075
ординатор
Россия, 125367, г. МоскваАлександр Л. Гинцбург
ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России
Email: gintsburg@gamaleya.org
ORCID iD: 0000-0003-1769-5059
доктор биологических наук, академик РАН, профессор, Директор
Россия, 123098, г. МоскваСписок литературы
- WHO. Naming the coronavirus disease (COVID-19) and the virus that causes it. Available at: https://www.who.int/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019/technical-guidance/naming-the-coronavirus-disease-(covid-2019)-and-the-virus-that-causes-it
- Колобухина Л.В., Бургасова О.А., Краева Л.А., Гущин В.А., Бурцева Е.И., Кружкова И.С. и др. Клинико-лабораторный профиль пациентов с COVID-19, госпитализированных в инфекционный стационар г. Москвы в период с мая по июль 2020 года. Инфекционные болезни. 2021; 19(2): 5–15. https://doi.org/10.20953/1729-9225-2021-2-5-15
- Killingley B., Mann A.J., Kalinova M., Boyers A., Goonawardane N., Zhou J., et al. Safety, tolerability and viral kinetics during SARS-CoV-2 human challenge in young adults. Nat. Med. 2022; 28(5): 1031–41. https://doi.org/10.1038/s41591-022-01780-9
- Salahshoori I., Mobaraki-Asl N., Seyfaee A., Mirzaei Nasirabad N., Dehghan Z., Faraji M., et al. Overview of COVID-19 disease: virology, epidemiology, prevention diagnosis, treatment, and vaccines. Biologics. 2021; 1(1): 2–40. https://doi.org/10.3390/biologics1010002
- Verity R., Okell L.C., Dorigatti I., Winskill P., Whittaker C., Imai N., et al. Estimates of the severity of coronavirus disease 2019: a model-based analysis. Lancet Infect. Dis. 2020; 20(6): 669–77. https://doi.org/10.1016/s1473-3099(20)30243-7
- He X., Lau E.H.Y., Wu P., Deng X., Wang J., Hao X., et al. Temporal dynamics in viral shedding and transmissibility of COVID-19. Nat. Med. 2020; 26(5): 672–5. https://doi.org/10.1038/s41591-020-0869-5
- Meyerowitz E.A., Richterman A., Gandhi R.T., Sax P.E. Transmission of SARS-CoV-2: A review of viral, host, and environmental factors. Ann. Intern. Med. 2021; 174(1): 69–79. https://doi.org/10.7326/m20-5008
- WHO. Transmission of SARS-CoV-2: implications for infection prevention precautions. Available at: https://www.who.int/news-room/commentaries/detail/transmission-of-sars-cov-2-implications-for-infection-prevention-precautions
- Cheng M.P., Papenburg J., Desjardins M., Kanjilal S., Quach C., Libman M., et al. Diagnostic testing for severe acute respiratory syndrome-related coronavirus 2. Ann. Intern. Med. 2020; 172(11): 726–34. https://doi.org/10.7326/m20-1301
- Shen M., Zhou Y., Ye J., Abdullah Al-Maskri A.A., Kang Y., Zeng S., et al. Recent advances and perspectives of nucleic acid detection for coronavirus. J. Pharm. Anal. 2020; 10(2): 97–101. https://doi.org/10.1016/j.jpha.2020.02.010
- Cevik M., Tate M., Lloyd O., Maraolo A.E., Schafers J., Ho A. SARS-CoV-2, SARS-CoV, and MERS-CoV viral load dynamics, duration of viral shedding, and infectiousness: a systematic review and meta-analysis. Lancet Microbe. 2021; 2(1): e13–22. https://doi.org/10.1016/s2666-5247(20)30172-5
- Zhang Y., Cen M., Hu M., Du L., Hu W., Kim J.J., et al. Prevalence and persistent shedding of fecal SARS-CoV-2 RNA in patients with COVID-19 infection: a systematic review and meta-analysis. Clin. Transl. Gastroenterol. 2021; 12(4): e00343. https://doi.org/10.14309/ctg.0000000000000343
- Fontana L.M., Villamagna A.H., Sikka M.K., McGregor J.C. Understanding viral shedding of severe acute respiratory coronavirus virus 2 (SARS-CoV-2): Review of current literature. Infect. Control Hosp. Epidemiol. 2021; 42(6): 659–68. https://doi.org/10.1017/ice.2020.1273
- WHO. Living guidance for clinical management of COVID-19. Available at: https://www.who.int/publications/i/item/WHO-2019-nCoV-clinical-2021-2
- Kruglova N., Siniavin A., Gushchin V., Mazurov D. Different neutralization sensitivity of SARS-CoV-2 cell-to-cell and cell-free modes of infection to convalescent sera. Viruses. 2021; 13(6): 1133. https://doi.org/10.3390/v13061133
- HKU Med. Detection of 2019 novel coronavirus (2019-nCoV) in suspected human cases by RT-PCR. Available at: https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/peiris-protocol-16-1-20.pdf?sfvrsn=af1aac73_4
- Corman V.M., Landt O., Kaiser M., Molenkamp R., Meijer A., Chu D.K.W., et al. Detection of 2019 novel coronavirus (2019-nCoV) by real-time RT-PCR. Euro Surveill. 2020; 25(3): 2000045. https://doi.org/10.2807/1560-7917.es.2020.25.3.2000045
- Read J.M., Green C.A., Harrison E.M., Docherty A.B., Funk S., Harrison J., et al. Hospital-acquired SARS-CoV-2 infection in the UK’s first COVID-19 pandemic wave. Lancet. 2021; 398(10305): 1037–8. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(21)01786-4
- Richterman A., Meyerowitz E.A., Cevik M. Hospital-acquired SARS-CoV-2 infection: lessons for public health. JAMA. 2020; 324(21): 2155–6. https://doi.org/10.1001/jama.2020.21399
- CDC. Centers for Disease Control and Prevention. Ending Isolation and Precautions for People with COVID-19: Interim Guidance; 2023 Available at: https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/hcp/duration-isolation.html
- Shidlovskaya E.V., Kuznetsova N.A., Divisenko E.V., Nikiforova M.A., Siniavin A.E., Ogarkova D.A., et al. The value of rapid antigen tests for identifying carriers of viable SARS-CoV-2. Viruses. 2021; 13(10): 2012. https://doi.org/10.3390/v13102012