Во всем мире пандемия коронавирусной болезни 2019 года (COVID-19) привела к более чем 520 миллионам случаев заболевания и более чем 6,26 миллионам смертей на сегодняшний день. В результате были разработаны различные методы скрининга для выявления SARS-CoV-2, такие как анализы полимеразной цепной реакции (ПЦР), тесты на антигены и термический скрининг.
Хотя ПЦР-анализы являются золотым стандартом, они дороги, инвазивны и дают запоздалые результаты; точно так же термический скрининг является неэффективным маркером COVID-19, учитывая его более низкую чувствительность. Следовательно, необходимы неинвазивные, менее дорогостоящие и эффективные методы скрининга и тестирования. Ранняя диагностика инфицированных лиц, особенно до или бессимптомных, имеет важное значение для уменьшения распространения вируса и предотвращения тяжелого прогрессирования заболевания.
Некоторые исследования показали, что бактериальные и вирусные культуры содержат летучие органические соединения, связанные с патогеном (ЛОС). Выявление образцов ЛОС SARS-CoV-2 может быть быстрой и многообещающей стратегией скрининга. Более того, имеющиеся данные свидетельствуют о том, что SARS-CoV-2 выделяет различные ЛОС через слюну, мочу или пот инфицированных людей, что также может быть пригодно для обнаружения вируса собаками-нюхачами.
Исследователи изучили способность собак отличать SARS-CoV-2-положительные образцы пота от контрольных образцов пота (SARS-CoV-2-отрицательные). В исследуемую популяцию вошли те, кто проходил ПЦР-тесты на обратную транскриптазу (ОТ) на SARS-CoV-2. Они имели право на участие независимо от наличия симптомов или статуса госпитализации, хотя лица с тяжелым заболеванием, требующим искусственной вентиляции легких, были исключены. Те, у кого был анамнез COVID-19 за последние 90 дней, были исключены. Образцы случаев были определены как образцы с положительными тестами SARS-CoV-2, а контрольные — как образцы с отрицательными результатами.
Тестовые образцы были собраны из разных мест, чтобы гарантировать, что собаки не были обусловлены условиями сбора образцов. Обучение обнаружению запаха было проведено в кампусе Assistance Dogs of Hawaii. Образцы пота переносили с ватных дисков на стерильные чашки для образцов и отдельно помещали в коробки для обнаружения запаха. Коробки были соответствующим образом расположены друг от друга, а размер чашек для образцов внутри коробок гарантировал, что образцы не были доступны ртом или носом собаки.
Собаки были обучены с использованием моделей, основанных на вознаграждении, с адекватными положительными и отрицательными образцами. Сначала собаки были обучены идентифицировать положительные образцы, а затем отличать положительные образцы от контрольных. Собачьи ответы сравнивались с лабораторными результатами и оценивались для точности. После обучения собаки были включены в фазу тестирования.
Результаты исследования
Тестовые образцы были собраны у 584 человек (стационарных и амбулаторных) в возрасте от 6 до 97 лет (в среднем 40 лет). Было 141 образец случая (SARS-CoV-2-положительный) и 443 контроля. Фаза обучения включала трех лабрадоров и одного золотистого ретривера, но фаза тестирования включала только лабрадоров. На этапе тестирования были использованы 52 образца случая и 208 контрольных образцов.
В целом, три собаки обнаружили SARS-CoV-2-положительные образцы с чувствительностью и специфичностью 0,98 и 0,92 соответственно. Положительное прогностическое значение составило 0,8, а отрицательное — 0,99. Диагностическая чувствительность отдельных собак незначительно варьировала от 0,96 до 1,00, но вариация специфичности была несколько выше, т.е. 0,87 – 0,99.
Наконец, исследователи провели пилотное исследование (фаза внедрения), чтобы определить применимость обнаружения собачьего запаха в больничных условиях. Один из трех лабрадоров отбирал образцы у пациентов в специально отведенной больничной палате. Собака проверила 153 новых образца, результаты ПЦР-теста которых еще не были получены. Ответы собаки записывались и затем сравнивались с результатами ПЦР после того, как они были доступны. В целом, собака продемонстрировала 96,4% чувствительности и 100% специфичности.
Выводы
Настоящие результаты продемонстрировали обнаружение запаха собаками в качестве диагностического инструмента для скрининга SARS-CoV-2 более безопасным, неинвазивным, недорогим и эффективным способом. Собачье обоняние представляет собой возможный и точный метод диагностики SARS-CoV-2. Кроме того, исследователи предположили, что собаки-медики могут быть развернуты в школах и больницах для обнаружения вируса, чтобы сократить распространение инфекции.