Wirus, patogen, antygen. Czyli jak Natura komplikuje testy antygenowe

Autor: mgr Alicja Görlich

Kategoria: Kultura i nauka Artykuł opublikowano w CX News nr 1/69/2021

Trudno zaakceptować, że coś tak znikomego jak wirus, rzuci świat na kolana, osiągając mistrzostwo w zakaźności: obleciał kulę ziemską, przemierzył południki i równoleżniki, odwiedził przedszkola i emerytów oraz zmusił nas do zabawy w kotka i myszkę.

 

Wirusy, te mobilne elementy genetyczne upakowane w białkowym płaszczu, mniejsze niż najmniejsza struktura subkomórkowa, nie spełniają kryteriów definicji organizmów żywych. Nie są więc częścią świata ożywionego, niemniej pozostają w ścisłym, warunkującym związku z nim. Są natomiast groźnym patogenem dla bakterii, roślin i zwierząt oraz człowieka. 

 

Dla immunologów patogen to antygen (Ag). Warto w tym miejscu zaznaczyć, że nazwa nie ma nic wspólnego z genem. Więc czym jest antygen? Jest czynnikiem stymulującym produkcję przeciwciał.

 

Zetknięcie się organizmu z patogenem uruchamia złożony systemem obrony, który powstał w toku ewolucji. U człowieka (i u wszystkich kręgowców) elementami tego systemu są wyspecjalizowane komórki odpornościowe: dwa rodzaje limfocytów (T i B), które rozpoznają obcą cząsteczkę. Limfocyty poprzez specyficzne receptory na swojej powierzchni wiążą patogen, co daje sygnał do rozpoczęcia proliferacji komórek odpornościowych, a w następstwie - do pojawienia się identycznych limfocytów potomnych (linie klonalne). Każdy patogen (np. wirus) generuje powstanie „własnego” klonu komórek. Z dwóch wspomnianych typów limfocytów, to limfocyty B dają początek komórkom, które syntetyzują i wydzielają do krwioobiegu rozpuszczalne, identyczne i specyficzne dla jednego patogenu białka, zwane przeciwciałami (ang. antibody, Ab). Ich rolą jest rozpoznawanie oraz unieszkodliwianie infekujących cząsteczek poprzez utworzenie z nimi kompleksu. Nazwa antygen pochodzi od początku angielskich słów antibody generation i oznacza czynnik stymulujący produkcję przeciwciał.

 

antygen (np. SARS-CoV-2) –> klony limfocytów B –> przeciwciała (np. IgG, IgM) –> kompleksy Ag-Ab –> eliminacja 


Chociaż jeden rodzaj przeciwciała rozpoznaje jeden „swój” antygen (swoistość), to jednak natura interakcji pomiędzy antygenem a przeciwciałem ma pewną brzemienną w konsekwencje cechę: kompleks Ag-Ab powstaje przez dopasowanie przestrzenne Ag i Ab. Nie powstaje wiązanie chemiczne, nie istnieje też między nimi żaden rodzaj łącznika, czy pośrednika. Jedynie określony fragment przeciwciała o specyficznym kształcie „rozpoznaje” odpowiadający mu przestrzennie fragment powierzchni antygenu (wirusa), a ich zbliżenie się utrwalone jest jedynie słabymi oddziaływaniami międzycząsteczkowymi, wśród nich - elektrostatycznymi. Taki mechanizm dopuszcza zatem nieprecyzyjne dopasowanie, które powoduje, że może się zdarzyć, iż rozpoznane będą nie te antygeny (a jest ich w środowisku niezliczona liczba), przeciwko którym przeciwciała powstały, ale do nich podobne. Są to nieswoiste reakcje krzyżowe, które bywają korzystne choćby w tzw. odporności niespecyficznej, czyli, makroskopowo rzecz ujmując, to że z jakichś powodów nie chorujemy, jesteśmy „odporni”. W niektórych przypadkach, na przykład w diagnostyce, nieswoistość jest niekorzystna, gdyż jest przyczyną pozornie dodatnich wyników testów antygenowych - jednej z trzech metod stosowanych między innymi w celu wykrycia wirusa SARS-CoV-2.

 

Określenie swoistości, a więc tego, na ile dokładnie przeciwciało rozpoznaje właściwy mu antygen, jest jednym z dwóch ważnych parametrów wiarygodności testu antygenowego. Drugim parametrem, równie ważnym, jest czułość testu, która nie ma związku z mechanizmem tworzenia kompleksów, ale mówi, jak wynik testu zależy od ilości antygenu znajdującego się w badanym materiale. Optymalizacja i ocena jakości jakiegokolwiek testu immunologicznego, a zwłaszcza tego, który ma mieć wartość diagnostyczną, odbywa się w procesie zwanym walidacją. Walidacji podlegają wszystkie elementy testu: przeciwciała, które są „wykrywaczem” antygenu (wirusa), szczegóły techniczne przeprowadzenia testu, sposób pobrania i izolacji antygenu. Metoda musi być czuła i swoista oraz powtarzalna we wszystkich laboratoriach. Walidację przeprowadza się wykorzystując porównawczo inne metody. W przypadku identyfikacji antygenu, którym jest wirus, metodą taką jest test PCR*.

 

Obydwie metody wykrywają wirusa, tyle że w testach antygenowych wykrywamy białka wirusa, podczas gdy w testach PCR identyfikujemy kwas nukleinowy, czyli materiał genetyczny wirusa.

 

Diagnostyka laboratoryjna pozwala odróżnić pacjenta zakaźnego od zdrowego. Do celów diagnostycznych swoistość testu interpretowana jest jako zdolność do wykrycia osób zdrowych, a czułość – do wykrycia osób zakaźnych. Tych dwóch wartości w procesie walidacji nie można oddzielić od siebie. Jedynie ocenione wspólnie dają pojęcie o stopniu zaufania, jakim można darzyć dany test. 

 

Problemy mogą pojawić się także ze strony pacjenta, czyli dawcy antygenu. Jeśli ma on niską wiremię, czyli zbyt małą liczbę wirusów, wynik testu będzie fałszywie ujemny, pomimo wysokiej jakości badania. 

 

Opisane trudności nie podważają sensu metody, gdyż przy zachowaniu standardów są nadal źródłem rzetelnej informacji. Różnorodne techniki immunologiczne z tymi samymi barierami do pokonania są stosowane szeroko także w laboratoriach badawczych i wydają się być bezkonkurencyjne. ♦

 

*metoda PCR - reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR, ang. polymerase chain reaction), polega na stosunkowo szybkim powieleniu (amplifikacji) materiału genetycznego wirusa do mierzalnej ilości. 



Ostatnio opublikowane artykuły w kategorii Kultura i nauka:

Odra - temat tabu?

FUNDACJA WHY NOT to grupa osób, która od listopada 2020 roku chce w sposób zorganizowany nieść POMOC, nieograniczoną szablonami, układami, granicami, przyzwyczajeniami. Rok 2020 był zaskakujący, zmieniający świat i społeczeństwa. Wirus SARS-CoV-2 szalał z niespotykaną siłą, dewastując życie na całym świecie. Rok 2022 to rozpoczęcie militarnej napaści na Ukrainę wywołującej ogólnoświatowy kryzys energetyczny. Nie zapominamy o ciągłym niszczeniu środowiska naturalnego przez rozwijający się przemysł. Chcemy POMAGAĆ! Wiemy, że tej pomocy będzie potrzebował niejeden z nas, a także środowisko naturalne. Dlatego w tym artykule chciałbym się skupić na naszych projektach środowiskowych. To, że ochrona środowiska naturalnego w Polsce jest tematem ze wszech miar trudnym, wie każdy z nas. Odczuwamy to na „własnej skórze”. Moim zdaniem, powodów takiego stanu jest mnóstwo: brak pomysłu na czystą Polskę, brak realnych programów ochrony środowiska naturalnego, rabunkowa gospodarka wydobywcza, słabo kontrolowany rozwój przemysłu, brutalna wycinka drzew (nawet w parkach narodowych), populizm, brak środków finansowych na ochronę środowiska (ale, czy na pewno?). Można by tak wymieniać bez końca…

Człowiek renesansu, dżentelmen polskiej okulistyki. Wspomnienie prof. Józefa Kałużnego

Krzysztof Smolarski: Profesor Tadeusz Krwawicz ma swoją ulicę w Lublinie, a ostatnio skwerem uhonorowano, jako chyba drugiego w historii, polskiego okulistę prof. Józefa Kałużnego. To znaczy, że Ojciec był w Bydgoszczy ważną osobą i to nie tylko przez wzgląd na okulistykę.
Bartłomiej Kałużny: To prawda. Myślę, że duże znaczenie miało też to, że był mocno zaangażowany w rozwój Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera (wtedy Akademii Medycznej) w Bydgoszczy. W uczelni pełnił funkcje prodziekana, później dziekana, aż w końcu przez dwie kadencje był rektorem. Z pewnością z punktu widzenia miasta była to bardzo ważna część działalności. Druga rzecz, to fakt, że Ojciec był niewątpliwie osobą towarzyską i lubianą. Nadal wielu Jego dawnych kolegów i przyjaciół pełni różne funkcje w mieście i działa na bydgoskich uczelniach. 

Mam krew w głowie. Cykl felietonów

Mam krew w głowie. Tak o tym mówię. Na co moja terapeutka: „Co pan opowiada – wszyscy mają krew w głowie. Proszę mówić, mam krwiaka. To robi wrażenie.” Tak. Po wylewie – mój był krwotoczny – mam krew w głowie. To znaczy mam krwiaka. Byłem już dwa razy na tomografii i on tam dalej jest. Na razie się nie zmniejsza. Nie mogę latać samolotem, jeździć na nartach, ani chodzić po górach. Czyli z przyjemności została mi jazda samochodem (całe szczęście!). Jak napisałem powyżej mam terapeutkę, jeszcze mam logopedkę i chodzę czasami do psychiatry. Czyli zamiast latania samolotem mam terapeutkę, zamiast jazdy na nartach mam logopedkę, a zamiast chodzenia po górach mam wizyty u psychiatry. 

Nasz brat kryzys… Cykl felietonów

W czasach PRL-u, czyli wieki temu, był taki szkolny żart, od którego mój nauczyciel historii lubił zaczynać odpytywanie: w Egipcie było dwóch braci, jeden Ramzes, drugi Kryzys. Ramzes umarł, Kryzys żyje – kończył, a ironiczny (choć i dobrotliwy) uśmiech zapowiadał, że to jednak nie koniec. Klasa w ryk, ale śmiech urywał się, kiedy jakiś nieszczęśnik usłyszał swoje nazwisko i musiał się gimnastykować. A jak łatwo się domyślić ten prawdziwy, peerelowski kryzys nie robił sobie nic ani z naszych śmiechów, ani z męki przepytywanych. W tamtych czasach kryzys wydawał się zjawiskiem (niczym Lenin) „wiecznie żywym”. 

Wielce Szanowni Państwo!

W czasach PRL-u, czyli wieki temu, był taki szkolny żart, od którego mój nauczyciel historii lubił zaczynać odpytywanie: w Egipcie było dwóch braci, jeden Ramzes, drugi Kryzys. Ramzes umarł, Kryzys żyje – kończył, a ironiczny (choć i dobrotliwy) uśmiech zapowiadał, że to jednak nie koniec. Klasa w ryk, ale śmiech urywał się, kiedy jakiś nieszczęśnik usłyszał swoje nazwisko i musiał się gimnastykować. A jak łatwo się domyślić ten prawdziwy, peerelowski kryzys nie robił sobie nic ani z naszych śmiechów, ani z męki przepytywanych. W tamtych czasach kryzys wydawał się zjawiskiem (niczym Lenin) „wiecznie żywym”. 

W CX News nr 1/69/2021 opublikowano również: