Quali sono i rischi di falsi negativi nei test collettivi?

Quando un test è negativo mentre invece si ha il virus, si parla di falso negativo. Il principio del test di gruppo è il seguente: invece di testare 100 campioni, è possibile raggrupparli in 10 gruppi ("pools") di 10 campioni e testare ogni gruppo con un unico test. Vedi la domanda Raggruppare i tests ("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 dei campioni contenenti il virus nei campioni privi di virus. Questa diluizione è quindi suscettibile di creare dei falsi negativi: la concentrazione virale nel pool può scendere al di sotto del limite di rilevazione della macchina diagnostica. In questo caso, il risultato del test in pool è negativo (nessuna infezione) mentre invece c'è almeno una persona infetta nel pool.

La concentrazione del virus SARS-CoV-2 in un tampone nasofaringeo o salivare può variare di un fattore superiore a 10'000'000 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 meglio 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 momenti 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'nizio dell'infezione, la concentrazione del virus rimane impercettibile per alcuni giorni, poi aumenta rapidamente fino a raggiungere un massimo circa un giorno prima della possibile comparsa dei sintomi, per poi scendere al di sotto dei limiti di rilevazione da pochi giorni a settimane dopo l'nizio dell'infezione. Vedi la domanda Per quanto tempo una persona è contagiosa?

Individuale 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.

D'altra parte, una minore individuazione di individui alla fine dell'infezione è potenzialmente meno problematica per il controllo delle epidemie, perché è probabile che gli individui alla fine dell'infezione abbiano bassi livelli di contaminazione. Vedi la domanda Quali sono i test per scoprire se ho avuto la 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:

• ridurre ulteriormente la concentrazione di soglia oltre la quale un campione è considerato positivo. Questa strategia ha lo svantaggio di aumentare il rischio di falsi positivi (il rischio che il test sia positivo quando il virus non è presente).
• utilizzare macchine con una maggiore sensibilità. Utilizzando un'altra tecnica di PCR, chiamata "droplet digital PCR", un team dell'ospedale di Bichat (Francia) afferma di rilevare un individuo positivo in un pool di 15 campioni negativi con una sensibilità più elevata rispetto ad un test RT-qPCR individuale standard.

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 tests RT-qPCR, con un limite di rilevamento da 100 a 1000 volte superiore al limite di rilevamento del test RT-qPCR individuale. Secondo questa stima, il rischio di un falso negativo in un test antigenico individuale sarebbe 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.