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Perché fare test di gruppo ("pooling")?

Testo aggiornato al 2020-10-07


Il pooling consiste nell'uso di un singolo test diagnostico per analizzare un insieme di più campioni, provenienti da diversi individui. L'utilizzo del pooling accelera lo screening di massa, riduce i costi e previene le epidemie nelle comunità.

Inventato nel 1943 da uno statistico americano, Robert Dorfman, il test di gruppo ha un principio molto semplice: invece di testare 100 campioni, si possono testare dieci gruppi (pool) di dieci campioni ciascuno. Se un gruppo è positivo, almeno uno dei campioni contiene l'agente infettivo. Al contrario, se il pool è negativo, allora ogni campione nel pool deve essere negativo (a meno di falsi negativi).

Perché fare test di gruppo ("pooling")?

Il metodo consente di risparmiare reagenti diagnostici costosi e molto richiesti in questo periodo. Vedere la domanda Qual è il test di riferimento per scoprire se sono infetto da CoV-2-SARS?

La strategia dei test di gruppo è stata impiegata per l'epidemia di COVID-19 già nel febbraio 2020 in diversi siti nella baia di San Francisco (USA). L'obiettivo era stimare la prevalenza virale, cioè la frazione di popolazione infettata dal coronavirus SARS-CoV-2.

Negli Stati Uniti, l'American Center of Disease Control (CDC) distingue ora 3 utilizzi della tecnica di pooling:

1) per la diagnosi individuale,

2) per lo screening di massa,

3) per la sorveglianza delle epidemie

Esploriamo questi 3 usi qui sotto.

1) Uso nella diagnosi individuale

Il risultato di un test collettivo concerne tutti gli individui del gruppo. Per identificare l'individuo o gli individui infetti, un primo metodo consiste nel testare ciascuno dei campioni provenienti dai gruppi identificati come positivi.

Questo metodo, noto come metodo Dorfman, non è però il più efficace, in quanto richiede un nuovo ciclo diagnostico. Questo passo aggiuntivo aumenta notevolmente il tempo di rendering individuale.

Altri metodi consentono di combinare abilmente i campioni in più gruppi per ottenere una diagnosi individuale. Questi sono stati applicati nel contesto dell'epidemia di COVID-19, per esempio i metodi matrix-pooling, ipercubo e P-Best. Tutte queste tecniche sono più efficaci quando la percentuale di persone infette è bassa. Per il metodo Dorfman, la dimensione ottimale del gruppo è superiore a 5 se meno del 5% degli individui è infetto.

Il pooling è una tecnica che può causare falsi negativi a causa della diluizione della concentrazione virale del campione di un individuo infetto nel pool di campioni di individui non infetti.

2) Utilizzo per lo screening di massa

Il pool testing permette, a costi economici costanti, di testare un numero maggiore di individui e apre la possibilità di effettuare test regolari in comunità a rischio (tipicamente Ehpad o centri di produzione alimentare).

Sono stati effettuati test collettivi di 5-30 campioni in ospedali e case di cura in Germania a scopo di prevenzione delle epidemie, portando il numero di persone testate in queste strutture a 22.000 in un periodo che va dal 13 marzo al 29 aprile. Vedi la domanda Quali sono i rischi di falsi negativi nei test collettivi?

3) Utilizzo a fini di sorveglianza e prevenzione delle epidemie

Può essere interessante ottenere il risultato in pool senza cercare di rintracciare l'individuo contaminato nel gruppo di prova. Un risultato positivo in pool potrebbe essere utilizzato per innescare una procedura di allarme e un rafforzamento delle procedure di sicurezza.

I modelli matematici mostrano come test raggruppati e ripetuti nel tempo consentano di individuare precocemente i casi presintomatici o asintomatici prima della diffusione dell'epidemia. Questo tipo di utilizzo del pool testing a fini di sorveglianza è simile a quello delle acque reflue.

L'Organizzazione Mondiale della Sanità sconsiglia il pooling per la diagnosi clinica dei soggetti sintomatici o per il follow-up dei casi di contatto, ma il CDC statunitense ritiene interessante il pooling per lo screening di massa. La Food and Drug Administration (FDA) ha anche approvato l'uso di test virologici in pool per un massimo di 4 campioni.

Per essere accettati meglio, i campioni utilizzati potrebbero essere prelevati da campioni di saliva. Vedere la domanda Quale campione testare per la presenza di coronavirus: rinofaringeo o buccale?

Per non sovraccaricare i laboratori medici, il CDC statunitense consente ad altre strutture (come i laboratori di ricerca non normalmente autorizzati per la diagnosi clinica) di eseguire questi test in gruppo, a condizione che i risultati non siano comunicati agli individui.


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Fonti

Articolo storico con la dimensione ottimale nel caso di un test perfetto (senza aumentare il rischio di falsi negativi con la taglia del pool).

Dorfman, R. (1943). The detection of defective members of large populations. The Annals of Mathematical Statistics, 14(4), 436-440.

La méthode de C. Gollier et O. Gossner, publiée au début du confinement, consiste à utiliser les tests groupés pour permettre un déconfinement plus sûr et permettre aux travailleurs de retourner sur leur lieu de travail.

Gollier, C., & Gossner, O. (2020). Group testing against Covid-19. Covid Economics, 2.

Première utilisation en date des tests groupés sur 2,888 échantillons nasopharyngés testés par groupe de 10. Les 3 positifs détectés l’ont été à la fin février 2020, ce qui permet de dater l’émergence de l’infection virale dans l’état de Californie.

Hogan, C. A., Sahoo, M. K., & Pinsky, B. A. (2020). Sample pooling as a strategy to detect community transmission of SARS-CoV-2. Jama, 323(19), 1967-1969.

Recommandations du Center of Disease Control and Prevention des Etats-Unis d’Amérique, formalisant la distinction entre diagnostic, dépistage et surveillance.

Interim Guidance for Use of Pooling Procedures in SARS-CoV-2 Diagnostic, Screening, and Surveillance Testing, Center for Disease Control and Prevention. 1st August 2020.

Implementazione del metodo Dorfman in gruppi di 8; 26.576 campioni da individui asintomatici, 31 (0,12%) campioni sono stati rilevati positivi al SARS-CoV2. Ciò corrisponde ad un aumento del numero di test di 7,3 volte.

Ben-Ami, R., Klochendler, A., Seidel, M., Sido, T., Gurel-Gurevich, O., Yassour, M., ... & Gertler, A. (2020). Large-scale implementation of pooled RNA extraction and RT-PCR for SARS-CoV-2 detection. Clinical Microbiology and Infection, 26(9), 1248-1253.

Implementazione e discussione teorica di un metodo basato su una geometria ipercubica.

Mutesa, L., Ndishimye, P., Butera, Y., Uwineza, A., Rutayisire, R., Musoni, E., ... & Musanabaganwa, C. (2020). A strategy for finding people infected with SARS-CoV-2: optimizing pooled testing at low prevalence. arXiv preprint arXiv:2004.14934.

Implementazione pratica di un metodo di pooling combinato (P-Best) per esaminare 1115 membri del personale medico utilizzando solo 144 test.

Shental, N., Levy, S., Wuvshet, V., Skorniakov, S., Shalem, B., Ottolenghi, A., ... & Goldhirsh, M. (2020). Efficient high-throughput SARS-CoV-2 testing to detect asymptomatic carriers. Science Advances, 6(37), eabc5961.

Test di gruppo sulla saliva (da 5 a 20 campioni) nel team dell'Università di Yale dove ebbe origine il test SalivaDirect.

Watkins, A. E., Fenichel, E. P., Weinberger, D. M., Vogels, C. B., Brackney, D. E., Casanovas-Massana, A., ... & Cruz, C. S. D. (2020). Pooling saliva to increase SARS-CoV-2 testing capacity. medRxiv.

Uno studio che ha condotto uno screening di massa per il SARS-CoV-2 in due coorti di individui asintomatici in Giappone, una di casi di contatto (161 individui) e l'altradi individui in quarantena negli aeroporti (1.763 individui). Lo studio indica una sensibilità complessiva del test RT-PCR con tamponi rinofaringei (NP) dell'86% rispetto al 92% con campioni di saliva. La specificità per entrambi i campioni è stata superiore al 99,9%.

Yokota, I., Shane, P. Y., Okada, K., Unoki, Y., Yang, Y., Inao, T., ... & Nishida, M. (2020). Mass screening of asymptomatic persons for SARS-CoV-2 using saliva.

Test di gruppo (5-30 campioni) in Germania, nel Saarland, per la prevenzione dell'epidemia.

Lohse, S., Pfuhl, T., Berkó-Göttel, B., Rissland, J., Geißler, T., Gärtner, B., ... & Smola, S. (2020). Pooling of samples for testing for SARS-CoV-2 in asymptomatic people. The Lancet Infectious Diseases

Articolo sulla modellizzazione del rischio di falsi negativi nei test di gruppo e applicazione alla sorveglianza epidemiologica in una comunità chiusa.

Brault, V., Mallein, B., & Rupprecht, J. F. (2020). Group testing as a strategy for the epidemiologic monitoring of COVID-19. arXiv preprint arXiv:2005.06776.

Raccomandazione dell'Organizzazione Mondiale della Sanità.

World Health Organization. (2020). Diagnostic testing for SARS-CoV-2: interim guidance, 11 September 2020 (No. WHO/2019-nCoV/laboratory/2020.6). World Health Organization.

Modello dell'evoluzione della carica virale e del suo effetto sul tempo di rilevamento dei virus utilizzando test di gruppo. Se il virus rimane rilevabile per una media di 14 giorni in un test RT-qPCR individuale, è rilevabile per 11,2 giorni in un test RT-qPCR collettivo di 25 campioni. Ovvero c'è una riduzione di circa il 20% del periodo di rilevabilità, di cui il 10% nella parte finale dell'infezione.

Pilcher, C. D., Westreich, D., & Hudgens, M. G. (2020). Group testing for severe acute respiratory syndrome–coronavirus 2 to enable rapid scale-up of testing and real-time surveillance of incidence. The Journal of Infectious Diseases, 222(6), 903-909.

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