Ist ein Coronavirus-Alkoholtest möglich?

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Die zentralen Thesen

• Forscher erforschen ein Alkoholtest-ähnliches Gerät zum Nachweis von COVID-19.
• Das Gerät ist darauf trainiert, eine „COVID-Signatur“ zu unterscheiden, die auf flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) im Atem basiert.
• Ein Atemtest könnte in Zukunft einen Platz im Virenscreening haben, möglicherweise an überfüllten Orten.

Das einzige, was so frustrierend ist wie das Warten, um herauszufinden, ob Sie positiv auf das Coronavirus getestet wurden, ein Prozess, der Tage dauern kann, könnte darin bestehen, den Test überhaupt zu bestehen. Der häufigste COVID-19-Test besteht darin, dass ein langer Tupfer in Ihr Nasenloch gesteckt wird, um Sekrete aus Nase und Rachen zu sammeln - nicht gerade ein angenehmes Gefühl. Forscher gehen jedoch neue Wege mit einfacheren Methoden. Man könnte den Atem auf Alkoholkonsum testen.

"Es ist die Idee, dass Sie COVID-Atem haben", sagt Dr. med. Makeda Robinson, PhD, ein Stipendiat für Infektionskrankheiten an der Stanford University, gegenüber Verywell. "Es wurde bereits zuvor gezeigt, dass Viren und mit Viren infizierte Zellen diese flüchtigen organischen Verbindungen oder VOCs in Ihren Atem abgeben können."

Forscher haben eine kleine frühe Studie an einem Alkoholtester-ähnlichen Gerät entwickelt und durchgeführt, um das Vorhandensein von SARS-CoV-2, dem Virus, das COVID-19 verursacht, schnell nachzuweisen. Die Ergebnisse wurden kürzlich in veröffentlichtACS Nano, eine Veröffentlichung der American Chemical Society.

Wie es funktioniert

Das Gerät verfügt über einen Sensor aus Nanomaterialien, die an VOC-empfindliche Moleküle gebunden sind. Wenn VOCs aus dem Atem mit dem Sensor interagieren, ändert sich der elektrische Widerstand und es entsteht ein Muster. Die Forscher trainierten den Sensor mithilfe von maschinellem Lernen, um wichtige Unterschiede beim ausgeatmeten Atem zu erkennen und anhand der elektrischen Widerstandssignale eine mögliche COVID-19-Signatur zu identifizieren.

Um den Sensor so zu trainieren, dass er die mögliche COVID-19-Signatur erkennt, haben die Forscher drei Gruppen ausgewählt: 49 Patienten mit bestätigtem COVID-19, 58 gesunde Personen und 33 Patienten mit einer nicht-COVID-Lungeninfektion. Jeder Teilnehmer blies einige Sekunden lang in den Prototyp ein.Als nächstes mussten die Forscher feststellen, ob die potenzielle COVID-Signatur des Prototyps korrekt war, und testeten das Gerät an einer kleineren Anzahl der 140 Teilnehmer.

Ist es genau?

Bei der Unterscheidung von COVID-19-Fällen von der Kontrollgruppe gesunder Personen war das Gerät zu 76% genau. Der Sensor unterschied zwischen Personen mit COVID-19 und Personen, bei denen eine andere Art von Lungeninfektion mit einer Genauigkeit von 95% diagnostiziert wurde, und zwischen wiederhergestellten und kranken COVID-19-Patienten mit einer Genauigkeit von 88%.

"Es ist alles genau auf der linken Seite der Entwicklungskurve", sagt Dr. med. Farley Cleghorn, MPH, Epidemiologe und weltweiter Gesundheitschef bei Palladium, gegenüber Verywell. „Es ist der erste Bericht. Und obwohl es einige vielversprechende Daten zeigt, sagen sogar die Autoren selbst, dass wir eine größere Studie brauchen. “

Der Test war am wenigsten genau bei der Bestimmung zwischen COVID-19-Infektion und gesunden Probanden. Die Studie verzeichnete eine Reihe von Fehlalarmen, die zu einer Zunahme der Inanspruchnahme des Gesundheitswesens führen und unnötig zur Überlastung beitragen können, sagt Robinson. Aber falsch positive Ergebnisse sind möglicherweise weniger besorgniserregend als vermisste infizierte Personen.

"Wenn jemand unwissentlich [COVID-19] hat und in ein Flugzeug steigt oder wieder zur Arbeit geht, setzen Sie jetzt viele Menschen dem aus", sagt Robinson.

Was dies für Sie bedeutet

In Zukunft können Sie möglicherweise einen Alkoholtest für COVID-19 durchführen. Derzeit können jedoch nur Testmethoden Ergebnisse liefern, denen von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) eine Genehmigung zur Verwendung in Notfällen (EAU) erteilt wurde.

Der Test kann helfen, die Verbesserung zu messen

Robinson ist besonders fasziniert von der Tatsache, dass der Sensor bis zu einem gewissen Grad zwischen Patienten, die an COVID-19 erkrankt waren, und Patienten, die sich erholt hatten, unterscheiden konnte.

"Es könnte uns möglicherweise mehr darüber erzählen, wie sich die Menschen im Laufe der Zeit verbessern oder nicht verbessern", sagt sie. "Es ist nicht sicher, ob es das könnte, aber ich denke, die Möglichkeit ist da."

Eine Einschränkung der anfänglichen Forschung besteht darin, dass viele Faktoren wie Alter, Geschlecht, ethnische Zugehörigkeit, Komorbiditäten und sogar der Ort, an dem der Test durchgeführt wird, nicht berücksichtigt werden. "Dies ist eine so kleine Studie, die in Wuhan, China, durchgeführt wurde - also in einer homogeneren Patientenpopulation", sagt Robinson. "Wir wissen nicht, ob der COVID-19-Atem dieses Gebiets anderen ähnlich sein wird."

Makeda Robinson, MD, PhD

Wir können uns weiterentwickeln. Dieser Test kann mit der Zeit immer besser werden.

Möglicherweise kann der Sensor jedoch trainiert werden, um diese Faktoren zu berücksichtigen. "Ich denke, das ist wirklich das Versprechen des maschinellen Lernens", sagt Robinson. "Wir können uns weiterentwickeln. Dieser Test kann mit der Zeit tatsächlich immer besser werden."

Eine willkommene Alternative zu Tupfern

Es besteht immer noch Bedarf an besseren Testmethoden für SARS-CoV-2, insbesondere an Optionen, die weniger invasiv sind als der gefürchtete Nasopharynxabstrich.

"Es ist sehr unangenehm", sagt Rebecca Wurtz, MD, MPH, außerordentliche Professorin an der School of Public Health der University of Minnesota, gegenüber Verywell. "Wenn es wirklich richtig erhalten wurde, solltest du den Tupfer ganz nach hinten schieben und ihn dann fünfmal schwenken."

Wurtz sagt, dass sie keine Studien dazu gesehen hat, vermutet jedoch einen Benutzerfehler bei der Erfassung, insbesondere an bestimmten Drive-up-Teststellen, an denen Sie den Tupfer tatsächlich selbst verwalten. "Ich denke, viele Labortechniker und Krankenschwestern sowie andere Menschen, die Proben auch in einer kontrollierten Umgebung erhalten, haben Angst, diesen Tupfer ganz zurückzuschieben und solche Beschwerden zu verursachen", sagt sie.

Die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) hat 230 COVID-19-Tests, darunter 186 molekulare Tests, 40 Antikörpertests und 4 Antigentests, eine Notfallgenehmigung (EAU) erteilt. Der Atemtest in der Entwicklung fällt nicht in eine dieser Kategorien.

"Es hat eine Art zweite Welle gegeben", sagt Robinson über das Testen von Innovationen. „Wir haben mehr Informationen darüber erhalten, dass verschiedene Probentypen tatsächlich ähnliche Genauigkeiten aufweisen können. Und jetzt fragen wir uns: "Ist das der beste und einzige Weg?"

Die Probensammlung ist nur die halbe Miete. Obwohl neue und innovative Labormethoden in Arbeit sind, war der Goldstandard für diese Pandemie das Testen der reversen Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion (RT-qPCR). Die PCR ist laut FDA ein komplexer und zeitaufwändiger Prozess, bei dem Chemikalien und Maschinen in einem Labor eingesetzt werden. Bevor die Tests beginnen, müssen die Proben an ein geeignetes Labor geschickt werden, wo sie häufig in einer Warteschlange warten.

Laut Cleghorn werden Labore einfach gesichert. Er sei vor ungefähr einem Monat zu einer kostenlosen COVID-19-Teststelle gegangen, erzählt er Verywell. Die Bearbeitungszeit für die Ergebnisse an diesem Standort betrug etwa 10 Tage. In dieser Zeit könnten die Menschen "das Fenster verpassen, um die richtigen epidemiologischen Kontrollmaßnahmen durchzuführen, die erforderlich sind, wenn jemand entweder positiv auf Coronavirus ist oder exponiert wurde".

Die langen Durchlaufzeiten für die Ergebnisse betreffen Experten, insbesondere während die Testpositivraten an vielen Orten in den USA immer noch hoch sind und die Erkältungs- und Grippesaison kurz vor dem Beginn steht. „Wir empfehlen, dass die Positivitätsrate nach Gerichtsbarkeit weniger als 5% beträgt“, erklärt Cleghorn unter Berufung auf den von der Weltgesundheitsorganisation im Mai festgelegten COVID-19-Benchmark. „Wir haben in den USA etwa 30 Staaten, die dies nicht erreicht haben . ”

Diese Statistiken, fügt Cleghorn hinzu, „haben zu einem viel größeren Appetit auf andere Tests geführt. Aus diesem Grund wurden große, sehr fruchtbare Anstrengungen unternommen, um Antikörpertests, Antigentests und Nicht-PCR-Tests zu entwickeln - alles, was die Belastung, die wir erleben, etwas verringern wird. "

Anwendungsfälle für Atemtests

Werden wir alle in naher Zukunft auf „COVID-Atem“ getestet? "Der Test selbst ist einem Alkoholtester für einen Alkoholtest sehr ähnlich", sagt Robinson über den in der Studie erwähnten Prototyp. "Und Alkohol oder Ethanol ist eine VOC."

Robinson fügt hinzu, dass ein Atemtest aufgrund seiner einfachen Bedienung ein nützliches Instrument für das Point-of-Entry-Screening sein könnte. Derzeit führen viele Orte wie Schulen, Kliniken und Büros Temperaturprüfungen durch und befragen Einzelpersonen nach Symptomen. "Ich denke, es gibt eine echte Nische für einen solchen Diagnosetest, weil so wenig zusätzliches Personal erforderlich ist und die Bearbeitungszeit so schnell ist", sagt sie. "Wir haben bei der Wiedereröffnung von Schulen gesehen, dass es dort viele Hits oder Miss gibt."

Hypothetisch könnte ein Alkoholtester den Schulverwaltern helfen, die Schüler genauer und effizienter zu überprüfen. Und ein solcher Test könnte auch in Kinos oder Sportveranstaltungen eingesetzt werden. "Die Sensitivität und Spezifität müsste verbessert werden", sagt Wurtz, "aber die Sensitivität und Spezifität der Tests, die wir derzeit haben, ist nicht allzu gut, und die Zeit und die Verzögerung sind signifikant."

Der Alkoholtester-ähnliche Prototyp verwendet Goldnanopartikel auf seinem Sensor, und für Robinson wirft dies einige Fragen auf. "Wie teuer sind diese Tests?" Sie sagt. „Wie oft müssen diese Sensoren ausgetauscht werden? Können wir einen solchen Test auf ein sehr, sehr hohes Niveau skalieren? Ich habe eine Frage, ob dies eine nachhaltige Lösung ist oder nicht. “

Wurtz stimmt zu, dass es noch zu früh ist zu sagen, ob wir COVID-19-Alkoholtester nehmen werden, bevor wir zur Schule, zur Arbeit oder zu einem Konzert gehen. "Ich werde nicht zu aufgeregt über diese Dinge", sagt sie. "Aber als Explorationsgebiet halte ich es für vielversprechend."