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Quali sono i rischi di falsi negativi nei test collettivi?

Testo aggiornato al 2020-10-15


Miscelato con altri campioni, un campione contenente bassi livelli di virus può non essere rilevato come positivo e questo può rappresentare un problema per la diagnosi individuale. Nonostante questo rischio (noto come falso negativo), i test collettivi sono attualmente utilizzati in molti campus universitari negli Stati Uniti, nel Regno Unito e in Belgio per contenere la diffusione dell'epidemia.

Quando un test è negativo quando si ha il virus, si chiama falso negativo. Il principio del test di gruppo è il seguente: invece di testare 100 campioni, è possibile raggrupparli in 10 gruppi ("pool") di 10 e testare ogni gruppo con un unico test. Vedi la domanda Test di raggruppamento ("pooling", "pooling"): perché e a quale scopo?

Idealmente, se un gruppo è negativo, allora anche ogni campione di quel gruppo dovrebbe essere negativo. Tuttavia, la messa in comune provoca una diluizione del/i campione/i contenente/i virus nel/i campione/i privo/i di virus. Questa diluizione è quindi suscettibile di creare falsi negativi: la concentrazione virale nel pool può diventare al di sotto del limite di rilevazione della macchina diagnostica. In questo caso, il risultato del test in pool è negativo (nessuna infezione) quando c'è effettivamente una persona infetta nel pool.

La concentrazione di SARS-CoV-2 in un tampone nasofaringeo o salivare può variare di un fattore superiore a x10.000.000 tra 2 individui infetti. Questo perché il risultato di un test RT-qPCR è spesso espresso come un numero di cicli di raddoppio (chiamati Ct, per Cycle threshold): 25 cicli di raddoppio possono separare i campioni con la più alta concentrazione di virus da quelli con una concentrazione vicina al limite di rilevazione del test RT-qPCR(225~107).

Per comprendere appieno l'effetto di questa grande dispersione, immaginate una società con la seguente distribuzione della ricchezza. La cosiddetta popolazione "negativa" con 0 o meno di 1 dollaro in tasca. Nella popolazione "positiva", immaginiamo che il 5% della popolazione con meno ricchezza abbia, in tasca, una fortuna stimata tra 1$ e 2$; il 5% più ricco successivo, una fortuna tra 2$ e 4$; il 5% più ricco successivo, tra 4$ e 8$, e così via. Il 50% della popolazione positiva ha 1000 dollari; e per il 5% più ricco si tratta di una vera e propria rendita: tra i 500.000 e i 1.000.000.000 di dollari. L'80% degli individui positivi di questa società avrà quindi una fortuna di oltre 16 dollari. Anche diluito in un pool di 15 individui, il patrimonio per individuo rimarrà superiore a 1.

La concentrazione di virus in diversi campioni (di diversi individui in diversi stadi di infezione) è distribuita nello stesso modo: 1$ corrisponde quindi alla ricchezza di virus necessaria per il rilevamento nel dispositivo RT-qPCR. Una frazione non trascurabile della popolazione infetta (dell'ordine del 5-15% della popolazione positiva totale) fornisce campioni con concentrazioni di virus vicine ai limiti di rilevazione delle RT-qPCR nei laboratori medici. Questi individui a bassa positività sono quindi probabilmente non rilevabili in un test collettivo più grande di 5. Tuttavia, i test in pool sono ancora efficaci nel rilevare una porzione molto ampia della popolazione infetta (tipicamente superiore all'80% per un gruppo di 16 persone) i cui campioni porteranno una concentrazione virale ben al di sopra del limite di rilevazione di una macchina RT-qPCR convenzionale.

Ci sonoessenzialmente due volte in cui un campione di un individuo positivo può avere una bassa concentrazione di virus: all'inizio e alla fine del periodo infettivo. Dopo l'infezione, la concentrazione del virus rimane impercettibile per alcuni giorni, poi aumenta rapidamente fino a raggiungere il picco circa un giorno prima della potenziale comparsa dei sintomi, per poi scendere al di sotto dei limiti di rilevazione da pochi giorni a settimane dopo l'infezione. Vedi la domanda Per quanto tempo una persona è contagiosa?

Individualmente o in gruppo, un test può porre un problema di gestione del rischio epidemico quando non rileva un individuo durante il periodo di incubazione: la persona può credere di essere in buona salute ma sarà contagiosa nei giorni successivi. Un test di gruppo meno sensibile ha quindi maggiori probabilità di non rilevare un individuo nella fase iniziale dell'infezione.

Una minore individuazione di individui al termine dell'infezione è potenzialmente meno problematica per il controllo delle epidemie, poiché è probabile che gli individui al termine dell'infezione abbiano bassi livelli di contaminanti. Vedi la domanda Quali sono i test per vedere se ho già il COVID-19 ?

Gli studi di modellazione indicano che i falsi negativi legati alla messa in comune riguardano principalmente gli individui al termine dell'infezione. Infatti, il periodo di aumento della concentrazione virale è molto breve rispetto al periodo al termine dell'infezione.

Si possono attuaredue strategie per compensare la perdita di sensibilità indotta dalla diluizione:

I test antigenici per rilevare la presenza del virus rappresentano una soluzione complementare ai test collettivi. Questi test antigenici sono particolarmente adatti per individuare individui con elevate concentrazioni virali. Tuttavia, la loro sensibilità è variabile e inferiore a quella dei saggi RT-qPCR, con un limite di rilevamento da 100 a 1000 volte superiore al limite di rilevamento del singolo saggio RT-qPCR. Secondo questa stima, il rischio di un falso negativo in un test di un singolo antigene sarebbe quindi paragonabile a quello di un test in pool con 100-1000 individui.

In conclusione, il pooling permette di testare più spesso una popolazione numerosa. Nonostante l'esistenza di alcuni rischi di falsi negativi, il pooling è già utilizzato in molti campus universitari negli Stati Uniti, in Belgio e nel Regno Unito, per il controllo degli operatori sanitari a Singapore, in Germania, in Uruguay, in Israele e in Portogallo.


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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 dimensione del gruppo in piscina).

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Articolo che modella l'impatto dei cambiamenti nella suscettibilità dei test in pool durante un'infezione da SARS-Cov2 con applicazione alla sorveglianza epidemiologica in una comunità chiusa. La perdita di sensibilità del pool è attribuita principalmente agli individui campionati al termine dell'infezione. La prevalenza, cioè la percentuale di individui positivi in una comunità può essere stimata con alta precisione anche senza l'identificazione di casi positivi nei pool.

Cleary, B., Hay, J. A., Blumenstiel, B., Gabriel, S., Regev, A., & Mina, M. J. (6 ottobre 2020). Utilizzando la carica virale e le dinamiche epidemiche per ottimizzare i test in pool in ambienti con risorse limitate, medRxiv.

Una valutazione della capacità di determinare la presenza di SARS-CoV-2 in campioni molto diluiti. Un campione con una concentrazione di virus abbastanza media rimane rilevabile in diversi pool di 49 campioni negativi (10 su 10 test) e in un pool di 499 campioni negativi.

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Per saperne di più

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