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Volver a Revistas »Epidemiología clínica» Volumen 13
Autores Petersen I, Crozier A, Buchan I, Mina MJ, Bartlett JW
Publicado el 14 de octubre de 2021 Volumen 2021: 13 páginas 935—940
DOI https://doi.org/10.2147/CLEP.S311977
Revisión por revisión por pares anónimos únicos
Editor que aprobó la publicación: Dr. Eyal Cohen
Irene Petersen, 1 Alexander Crozier, 2 Iain Buchan, 3 Michael J Mina, 4, 5 Jonathan W Bartlett 6 1Departamento de Atención Primaria y Salud de la Población, University College London, Londres, Reino Unido; 2 División de Biociencias, University College London, Londres, Reino Unido; 3 Instituto de Salud de la Población, Universidad de Liverpool, Liverpool, Reino Unido; 4Departamento de Epidemiología, Departamento de Inmunología y Enfermedades Infecciosas, Escuela de Salud Pública TH Chan de Harvard, Boston, MA, EUA; 5Departamento de Patología, Microbiología Clínica, Hospital Brigham and Women's, Facultad de Medicina de Harvard, Boston, MA, EE. UU.; 6Department of Mathematical Sciences, University of Bath, Bath, Reino Unido Correspondencia: Irene Petersen Correo electrónico [correo electrónico protegido] RESUMEN: Las pruebas para el SARS-CoV-2 a nivel internacional se han centrado en el diagnóstico de COVID-19 entre individuos sintomáticos que utilizan la reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa (PCR) pruebas. Sin embargo, recientemente, se han implementado pruebas de flujo lateral rápido (LFT) del antígeno del SARS-CoV-2 en varios países para evaluar a individuos asintomáticos en programas de salud pública. Los estudios de validación para LFT han sido en gran parte transversales, informando sensibilidad, especificidad y valores predictivos de LFT en relación con la PCR. Sin embargo, debido a que la PCR detecta el material genético que queda durante un período prolongado cuando el individuo ya no es infeccioso, estas estadísticas pueden subestimar la sensibilidad de LFT para detectar individuos infecciosos, especialmente cuando se toman muestras de poblaciones asintomáticas. Las LFT (destinadas a detectar individuos que emiten antígenos del SARS-CoV-2) validadas frente a PCR (destinadas a diagnosticar infecciones) no informan frente a un estándar de oro de mediciones equivalentes. En cambio, estos estudios de validación han informado estadísticas de rendimiento relativo que necesitan recalibrarse para el propósito para el que se utiliza LFT. Presentamos un enfoque para esta recalibración. Derivamos una fórmula para recalibrar las estadísticas de rendimiento relativo de los estudios de validación de LFT frente a PCR para proporcionar una sensibilidad absoluta probable de LFT para detectar individuos que están eliminando antígenos del SARS-CoV-2. Contrastamos las sensibilidades aparentes ampliamente informadas de LFT con la sensibilidad absoluta recalibrada para detectar individuos que liberan antígenos del SARS-CoV-2. Después de tener en cuenta la cinética viral intraindividual y la dinámica epidémica dentro de poblaciones asintomáticas, mostramos que una prueba de alto rendimiento para el antígeno del SARS-CoV-2 debería mostrar una sensibilidad relativa de LFT a PCR de menos del 50% en estudios de validación convencionales, que después de re -La calibración sería una sensibilidad absoluta de más del 80%. Se necesitan más estudios para determinar la sensibilidad absoluta de LFT como prueba de infecciosidad en las respuestas de COVID-19. Estos estudios deben incluir series longitudinales de LFT y PCR, idealmente en cohortes muestreadas tanto de los contactos de los casos como de la población general. Palabras clave: prueba rápida, PCR, validación, recalibración, pruebas de flujo lateral
Las pruebas para el SARS-CoV-2 en la mayoría de los países se han centrado, hasta hace poco, en el diagnóstico de COVID-19 entre individuos sintomáticos mediante pruebas cuantitativas de reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa (PCR). Sin embargo, recientemente, se han implementado pruebas de flujo lateral rápido (LFT) del antígeno del SARS-CoV-2 en varios países para evaluar a personas asintomáticas en programas de salud pública y para proporcionar una alternativa más rápida y de bajo costo a la PCR en contextos específicos.1
A diferencia de la PCR, las LFT se utilizan principalmente para identificar a las personas probablemente infecciosas mediante la detección del antígeno del SARS-CoV-2 de las personas que están diseminando virus pero que pueden no tener los síntomas clásicos de COVID-19, o al menos no utilizan los centros de pruebas sintomáticas. Es bien sabido que la transmisión presintomática es un factor clave de la propagación, y muchas personas son infecciosas sin mostrar los síntomas clásicos; alrededor de un tercio de la transmisión puede deberse a este grupo. 2.3 La validación de LFT para pruebas asintomáticas ha empleado varios estudios transversales y ha informado estadísticas de precisión de pruebas de diagnóstico convencionales. Sin embargo, dado que la PCR está probando cualquier signo de ácido nucleico (fragmentos) del SARS-CoV-2, que la mayoría de las veces será material sobrante después de que el individuo haya dejado de ser infeccioso, y que las LFT prueban el antígeno del SARS-CoV-2 que es más abundante cuando las personas están diseminando virus viables y son más infecciosas, estas dos pruebas no son comparables. 4 Por lo tanto, LFT validado contra PCR no reporta estadísticas de precisión diagnóstica contra un estándar de oro de mediciones equivalentes. En cambio, estos estudios de validación han informado estadísticas de rendimiento relativo que necesitan recalibrarse para el propósito para el que se utiliza LFT.
En la mayoría de los estudios de validación, los individuos se analizaron simultáneamente con LFT y PCR, y la PCR se utilizó como estándar de oro, es decir, un marcador de infecciosidad del SARS-CoV-2, cuando en realidad es un marcador de haber sido infectado en algún momento dentro de una cierta ventana de tiempo. Por tanto, la sensibilidad se evaluó como la capacidad de LFT para identificar los mismos casos positivos que la PCR y la especificidad como la capacidad de identificar los mismos casos negativos que la PCR. 5 En estos estudios, a menudo parece que las LFT tienen una sensibilidad baja, pero una alta especificidad. Por ejemplo, en un estudio piloto de pruebas asintomáticas en Liverpool, la sensibilidad y especificidad de la LFT se estimó en 40,0% (28,5% -52,4%; 28/70) y 99,9% (99,8% -99,99%; 5431/5434) , respectivamente.6 En un estudio danés, las estimaciones fueron 69,7% (63,2% -75,7%; 154/221) y 99,5% (99,2% -99,7%; 4567/4590), respectivamente.7 En un estudio español de contactos cercanos la estimación de la sensibilidad entre los individuos asintomáticos fue del 60% (IC del 95%, 40,7% -76,6%) y del 80,2% (IC del 95%, 70,9% -87,1%) entre los individuos sintomáticos. 8 Una evaluación de una prueba rápida de antígenos realizada por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) encontró que la sensibilidad era del 41% (IC del 95%, 18,4% -67,1%) y del 80% (IC del 95%, 64,4% -90,9% ) entre individuos asintomáticos y sintomáticos, respectivamente9 y otra evaluación de los CDC encontró que la sensibilidad, en relación con la PCR, fue del 36% y 64% entre las poblaciones asintomáticas y sintomáticas, respectivamente. Sin embargo, cuando se comparó con muestras con un cultivo viral positivo, la sensibilidad aumentó al 78,6% (IC del 95%, 59,1% -91,7%) y al 92,6% (IC del 95%, 83,7% -97,6%) en poblaciones asintomáticas y sintomáticas, respectivamente. .10
Estas cifras divergentes han provocado un debate sobre la sensibilidad de las LFT y se han planteado preocupaciones sobre su utilidad en el contexto de las pruebas de individuos asintomáticos.
Para ayudar a los formuladores de políticas, hemos investigado más a fondo las sensibilidades informadas de las LFT como pruebas de presencia del antígeno del SARS-CoV-2, y derivamos una fórmula para recalibrar estas estadísticas de rendimiento relativo de LFT a PCR en la sensibilidad absoluta de LFT para detectar individuos que están diseminando el antígeno SARS-CoV-2, indicativo de individuos que están diseminando virus transmisibles.
Antes de evaluar los resultados de los estudios de validación, es importante comprender la biología del SARS-CoV-2 y reconocer que las dos pruebas reflejan diferentes propiedades de la infección y tienen diferentes utilidades de prueba: clínica frente a salud pública. Las pruebas implican tomar un hisopo de la garganta y la nariz. Estos pueden ser realizados en los centros de pruebas por personal capacitado o por los propios individuos en casa, o mientras están supervisados en los centros de pruebas.
La prueba de PCR es una técnica de laboratorio establecida que se puede utilizar para identificar la presencia de SARS-CoV-2 mediante la transcripción inversa de ARN y luego la amplificación cíclica térmica repetida del ácido nucleico viral diana presente en una muestra. En cada ciclo, el ácido nucleico se duplica y, por lo tanto, la prueba es extremadamente sensible, potencialmente capaz de detectar un solo fragmento de ARN en una muestra. Cuantos más ciclos se necesitan para detectar una infección, menos ARN hay en una muestra. El umbral de ciclo (Ct) es el punto en la fase exponencial temprana del proceso en el que la fluorescencia del material genético amplificado se vuelve detectable. Más allá de un límite definido matemáticamente, el material genético se considera no detectado. 14 Entonces, los valores de Ct más bajos reflejan niveles más altos de ARN del virus. Debido al paso de amplificación, la PCR puede detectar ARN en cantidades mucho más bajas que los límites de detección por cultivo de virus, que generalmente se reconoce como el proxy de la infecciosidad. 15 Como tal, si bien la PCR tiene una alta sensibilidad analítica, es poco específica para la infecciosidad, la característica fundamental de una enfermedad transmisible y una consideración crítica en el control de la transmisión del SARS-CoV-2. Es importante tener en cuenta que la PCR sigue siendo el estándar de oro para las pruebas de diagnóstico: si la prueba se realiza poco después de que una persona desarrolle los síntomas, es muy probable que un resultado positivo de la PCR sea igual a un caso infeccioso, ya que la mayoría de las personas que desarrollan síntomas son simplemente infecciosas. antes y durante una mediana de 5 días después de la aparición de los síntomas. 16 Una gran revisión sistemática sobre la duración de la diseminación viral y la infecciosidad encontró que la duración media de la diseminación del ARN del SARS-CoV-2 en el tracto respiratorio superior es de 17 días (IC del 95%: 15,5-18,6) .17 Sin embargo, existe una gran variación y muchos estudios no tomaron en cuenta que la muda puede haber comenzado varios días antes de que las personas recibieran su primer resultado positivo en la prueba. Por lo tanto, en muchas personas, los fragmentos de ácido nucleico pueden detectarse durante 3 semanas o más. La mayoría de las personas infectadas con SARS-CoV-2 son infecciosas durante 4 a 8 días y ningún estudio ha cultivado virus viables más allá del día 9 de la enfermedad.17 Debido a la presencia prolongada de ARN residual y la ventana de tiempo infecciosa relativamente corta, solo esperamos encuentran que el 50% o menos en una muestra asintomática está dentro de la ventana de tiempo infeccioso cuando dan positivo en la PCR. Esta discrepancia también es reconocida por la guía de Public Health England que recomienda a las personas que no se sometan a pruebas de PCR dentro de los 90 días posteriores a la salida del aislamiento porque pueden permanecer positivas durante mucho tiempo.18
Las LFT son una tecnología establecida, por ejemplo, utilizada en kits de prueba de embarazo, que ha sido reutilizada para detectar proteínas de superficie (antígenos) del SARS-CoV-2. Las pruebas no requieren procesamiento de laboratorio y los resultados se proporcionan en un plazo de 10 a 30 minutos.19 Los LTF tienen una sensibilidad analítica más baja que la RT-PCR (y, por lo tanto, es poco probable que proporcionen resultados positivos mucho después del período infeccioso) y una alta especificidad.1 ,20
Al realizar pruebas transversales en una población, se espera que la proporción de casos actualmente infecciosos y posinfecciosos cambie con la fase de la curva epidémica. 21 Esta proporción es más alta cuando la epidemia está aumentando y más baja cuando se está reduciendo o en un estado estable porque el curso temporal de la infecciosidad dentro de los individuos infectados es asimétrico (de carga frontal). Donde hay una transmisión comunitaria sostenida, habrá una proporción significativa de individuos que están más allá del período infeccioso, pero que aún desprenden ARN que será detectado por PCR, pero es poco probable que lo detecten las LFT. 21
Basándonos en la información sobre la biología del SARS-CoV-2, la dinámica de la epidemia y los datos sobre el desempeño de los PCR y las LFT, ilustramos cómo las estimaciones de sensibilidad informadas en los estudios de validación transversal probablemente subestiman la sensibilidad de las LFT. en términos de detección de individuos que están diseminando SARS-CoV-2 transmisible en el momento de la prueba.
Derivamos una fórmula para la aparente sensibilidad relativa1 de la LFT a partir de un estudio de validación transversal cuando se usa la PCR como prueba de referencia, que luego reorganizamos para calcular una sensibilidad absoluta calibrada2 de la LFT para detectar individuos que están excretando el SARS -Antígenos CoV-2.
Sea D el estado de infección de un individuo, con D = 0 para nunca infectado o previamente infectado pero sin material viral detectable, D = 1 para antígenos infectados y diseminando SARS-CoV-2 y D = 2 para posinfecciosos (todavía con Virus de ARN, pero ya no elimina los antígenos del SARS-CoV-2). Deje que TPCR y TLFT denoten los resultados de PCR y LFT para un individuo, con + y - para resultados positivos y negativos. Suponemos que los dos resultados de la prueba dependen solo del estado de infección real del individuo D. Para simplificar aún más esto, asumimos que la prueba de PCR nunca da positivo en aquellos que nunca han sido infectados (D = 0) y la PCR siempre da positivo en aquellos con D = 1 o D = 2. Suponemos además que la LFT nunca da positivo en individuos posinfecciosos (D = 2). Bajo estos supuestos, podemos derivar la siguiente fórmula para la aparente sensibilidad relativa de la LFT a partir de un estudio de validación transversal cuando se utiliza la PCR como prueba de referencia:
donde denota la proporción de individuos que están diseminando antígenos del SARS-CoV-2 entre aquellos que albergan ARN viral (detectable por PCR) (D = 1 o D = 2). Esto muestra que la sensibilidad relativa a la PCR parecerá marcadamente más baja que su sensibilidad para detectar los antígenos del SARS-CoV-2 que actualmente están diseminando (D = 1). La reorganización de la fórmula muestra que la sensibilidad absoluta calibrada de las LFT para detectar aquellos individuos que excretan antígenos del SARS-CoV-2 es:
Observamos que es probable que la PCR identifique individuos potencialmente infecciosos un poco antes que las LFT, pero debido al crecimiento exponencial de la infección, esta ventana de tiempo es bastante corta (quizás menos de 24 horas) y, por lo tanto, no se incluye en nuestra calibración. Recomendamos más series longitudinales de LFT y PCR para determinar la diferencia de tiempo entre el resultado positivo en PCR y LFT, y cómo esto se relaciona con el inicio y la transmisión de los síntomas.
Asimismo, reconocemos que la sensibilidad de las pruebas puede verse afectada por el error de muestreo y la experiencia de la persona que realiza el muestreo y la prueba. Estas incertidumbres no se tienen en cuenta en nuestras calibraciones, pero se comentan en los informes de Liverpool y de Peto y colaboradores20,22.
La Tabla 1 ilustra la relación entre 1) la proporción de individuos que están diseminando antígenos del SARS-CoV-2 entre aquellos que albergan ARN viral (detectable por PCR), 2) la sensibilidad aparente y 3) la sensibilidad calibrada de las LFT. Tabla 1 Sensibilidad calibrada (%) de LFT para detectar el antígeno del SARS-CoV-2 en muestras de frotis de nariz / garganta según diferentes valores y estimaciones de sensibilidad aparente. - Indica que este valor de sensibilidad aparente no es posible para el valor dado de π, según nuestras suposiciones.
Tabla 1 Sensibilidad calibrada (%) de LFT para detectar el antígeno del SARS-CoV-2 en muestras de frotis de nariz / garganta según diferentes valores y estimaciones de sensibilidad aparente. - Indica que este valor de sensibilidad aparente no es posible para el valor dado de π, según nuestras suposiciones.
En la Tabla 1 se puede ver que el límite superior (100%) de la sensibilidad absoluta calibrada se alcanza cuando una sensibilidad relativa aparente es equivalente. Por ejemplo, en una muestra en la que menos de la mitad de las personas siguen excretando antígenos del SARS-CoV-2, un estudio de validación con una prueba de PCR como prueba de referencia nunca puede alcanzar una sensibilidad aparente de las LFT de más del 50%. Por otro lado, en un estudio que incluye individuos sintomáticos, es probable que la proporción de individuos que están diseminando antígenos del SARS-CoV-2 entre los que albergan ARN viral en la muestra sea mucho mayor y, por lo tanto, esperaríamos que la sensibilidad aparente fuera mayor. más alto. Esto es lo que se observó en los estudios de validación en Dinamarca, España y EE. UU. 7-9 Como se mencionó anteriormente, la proporción de personas que están diseminando antígenos del SARS-CoV-2 en una muestra también varía con el tiempo y entre ubicaciones. Por lo tanto, podemos encontrar que la validez aparente del mismo tipo de LFT también varía sustancialmente entre estudios llevados a cabo en diferentes lugares y en diferentes momentos. Por lo tanto, se ha observado una gran variación de la sensibilidad aparente en los estudios empíricos llevados a cabo hasta ahora.
Queda una pregunta pendiente; ¿Cuál es la sensibilidad real de las LFT en términos de identificación de individuos que están diseminando antígenos del SARS-CoV-2? Con el conocimiento de la biología del virus y la información sobre los desarrollos locales de la pandemia podemos calcular sensibilidades calibradas de la prueba. Por ejemplo, utilizando los datos del estudio de validación de Liverpool22, esperaríamos ser menores de 0,5 según nuestro conocimiento del virus. Puede haber sido incluso menor en el momento del estudio, ya que la epidemia se estaba reduciendo en Liverpool en diciembre de 2020. Esto sugiere que la sensibilidad relativa aparente del 40% encontrada en Liverpool puede resultar en una sensibilidad absoluta calibrada por encima del 80%. Como nunca sabremos el valor exacto de en estos estudios de validación, no podemos proporcionar un valor exacto para la sensibilidad absoluta calibrada.
Dado que los LFT se utilizan cada vez más en escuelas, lugares de trabajo y para la admisión a lugares como los que se utilizan para grandes eventos, es importante que los profesionales de la salud y el público tengan información clara sobre las características operativas de las pruebas. Hemos demostrado que la sensibilidad absoluta calibrada para detectar antígenos del SARS-CoV-2 es probablemente alta con LFT. Para mejorar nuestra comprensión de sus características, los estudios longitudinales en los que los individuos, idealmente los contactos de los casos, se prueban diariamente mediante LFT y PCR ayudarían a comprender mejor los falsos negativos (y los falsos positivos) y, lo que es más importante, las diferencias de tiempo entre el resultado positivo de la PCR. LFT positivo y aparición de síntomas. Se podría realizar una validación adicional de las LFT contra cultivos virales viables, como lo hicieron Prince-Guerra10 y Pickering et al., 23 o, idealmente, contra una prueba de antígeno estándar de oro con una precisión probada para la detección no solo de SARS-CoV -2 antígenos, pero también individuos infecciosos. Algunos estudios de validación han buscado utilizar valores de corte específicos de Ct al comparar el rendimiento de PCR y LFT, 20 pero los sistemas de PCR calibrados de manera diferente significan que los niveles de Ct no se pueden comparar fácilmente entre estudios y los valores no siempre indican el mismo nivel de virus en una muestra entre laboratorios. 4.13
Las críticas a LFT por su aparente baja sensibilidad no han tenido en cuenta la biología viral y la epidemiología y creemos que han llegado a conclusiones equivocadas.11,12,24 Esto ha confundido la formulación de políticas y ha dañado la confianza pública en las LFT, a pesar de la necesidad de mejores herramientas para controlar la transmisión del SARS-CoV-2.4 Es nuestra esperanza que las estadísticas de sensibilidad absoluta recalibradas ayuden a la formulación de políticas y ayuden a generar confianza pública en LFT como una herramienta para ayudar a la resiliencia y recuperación de COVID-19.
En este estudio, investigamos estudios de validación de LFT y mostramos los inconvenientes de informar los valores de sensibilidad en relación con la PCR como si fueran valores absolutos medidos frente a una prueba estándar de oro. En la mayoría de las muestras de personas asintomáticas, cabría esperar que menos de la mitad de las personas positivas a la PCR estuvieran diseminando antígenos del SARS-CoV-2. Por lo tanto, una prueba de buen rendimiento para detectar aquellos que liberan antígenos del SARS-CoV-2 tendría una sensibilidad relativa aparente (a la PCR) que nunca excedería el 50%. Recalibrando una sensibilidad relativa aparente del 50%, en promedio esperaríamos una sensibilidad absoluta aproximada de más del 80% en las pruebas de individuos que excretan antígenos del SARS-CoV-2. Los estudios futuros podrían mejorar aún más esta calibración utilizando series de PCR y LFT repetidas diarias entre cohortes sustanciales extraídas de la población general y cultivos virales de las muestras.
Para derivar la fórmula de sensibilidad calibrada, tenemos:
donde en la primera línea usamos nuestro supuesto de que la PCR nunca da positivo en D = 0 individuos y siempre da positivo en D = 1 o D = 2 individuos, de modo que dar positivo por PCR es equivalente al evento D = 1 o D = 2 y usamos el hecho de que D = 1 y D = 2 son mutuamente excluyentes.
El profesor Iain Buchan informa sobre las subvenciones como investigador principal del NIHR, durante la realización del estudio; recibe honorarios personales como Asesor Jefe de Científicos de Datos de AstraZeneca, fuera del trabajo presentado. Además, el profesor Buchan también informa que Innova Medical Group hizo un obsequio al Pandemic Institute de Liverpool, que está presidido por el Ayuntamiento de Liverpool e involucra a la Universidad de Liverpool. No ha financiado ninguno de sus trabajos hasta la fecha, que fue apoyado solo por el Departamento de Salud y Atención Social y el NIHR para estudios sobre las pruebas rápidas de antígenos del SARS-CoV-2 de flujo lateral. El Dr. Michael J. Mina informa de los honorarios personales de Detect durante la realización del estudio. El Dr. Jonathan W Bartlett informa los honorarios personales de Bayer por consultoría sobre métodos estadísticos para ensayos clínicos y consultoría a la Universidad de Bath sobre métodos estadísticos para ensayos clínicos para Bayer, AstraZeneca, Novartis y Roche, fuera del trabajo presentado. Los autores informan que no existen otros conflictos de intereses en este trabajo.
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