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:

Demokracja

Klejstenesowi do głowy nie przyszło, że za 2500 lat demokracja, której był ojcem chrzestnym, wciąż będzie najbardziej pożądanym ustrojem na świecie. W wydaniu ateńskim prawo głosu mieli tylko mężczyźni powyżej 18 roku życia, czyli ok. jednej czwartej mieszkańców. Dzisiaj byłaby to demokracja a’la Korwin-Mikke, od lat postulujący odebranie kobietom praw wyborczych. W międzyczasie Eklezję, gdzie podejmowano publicznie najważniejsze decyzje, zastąpiły parlamenty, a tam w naszym imieniu decyzje podejmują wybrańcy narodu - krok w stronę oligarchii? Jednym z fundamentów dzisiejszej demokracji przedstawicielskiej jest monteskiuszowska zasada trójpodziału władzy. Władza ustawodawcza, wykonawcza i sądownicza MUSZĄ pozostać od siebie niezależne. Stany Zjednoczone jako pierwsze zapisały tę zasadę w konstytucji. Niespotykana wcześniej koncentracja kapitału, Internet, rozwój mediów (szczególnie mediów społecznościowych) dając nieograniczony dostęp do informacji, niestety nie gwarantują systemu ich walidacji. Otwiera to rządzącym i oligarchom różnorakie możliwości do manipulacji i szerzenia mitów, ale również do korupcji politycznej - zgodnie z rzymską zasadą „divide et impera”. Pomagają w tym coraz doskonalsze algorytmy, zamykając nas w „bańce informacyjnej”, podpowiadają nam treści zgodne z naszymi  przekonaniami i odcinają od odmiennego punktu widzenia. Paradoksalnie „im bardziej klikasz, tym bardziej jesteś zamknięty”.

Zza kulis. Felieton postpandemiczny. Prawie!

Jeszcze całkiem niedawno pojęcie lockdownu zdawało się być abstrakcyjnym, niewielu o nim słyszało, a jeszcze mniej doświadczyło. Aż przyszedł marzec 2020! Niemalże z dnia na dzień musieliśmy odrobić lekcję ekonomii: wszyscy i od razu w wersji hardcorowej. Liczę jednak, że okres restrykcyjnych obostrzeń już za nami. Teatr Bagatela gra na pełnych obrotach przy komplecie widowni. Szanowna Publiczność tęskniła za sztuką, której może doświadczać bezpośrednio i jest to mocno krzepiąca konstatacja.

Gaduławka. Cykl felietonów

W Krakowie na Kazimierzu ustawiono Gaduławkę. Jest to ławka, jak sama nazwa wskazuje, do gadania. Inicjatorzy tego pomysłu tłumaczą, że ławka jest głównie, jak to się teraz ładnie mówi, dedykowana ludziom starszym i samotnym. Napis na ławce zachęca: „Jeśli masz ochotę na rozmowę, usiądź na tej ławce i poczekaj, aż się ktoś dołączy”. I nic więcej. Nie ma określonego czasu wyczekiwania ani tematu rozmowy. I to błąd. Dobrze by było, określić czas oczekiwania. 

Lodówka i telewizor. Cykl felietonów

Ten felieton miał wyglądać całkiem inaczej. Szczerze mówiąc, chciałem wszystkich pocieszyć, że koniec końców, każdy głupi polityczny numer bardziej otwiera ludziom oczy, niż ich usypia. Widać to najlepiej u nas po efektach tzw. Polskiego Ładu. Ale żeby lepiej to zobrazować, opisałem pewne spotkanie sprzed lat, kiedy znajomi Rosjanie tłumaczyli mi, na czym polega praktyka sprawowania władzy metodą „lodówka i telewizor”. I, niestety, historia ostatnich dni dopisała do tego tragiczną glosę. 

Między sztuką figuratywną a nutką abstrakcji. CX ART

Consultronix SA już po raz drugi wsparł młodych artystów. Artur Wieczerzyński i Robert Nawe zostali laureatami organizowanego przez tę firmę konkursu CX ART, a ich obrazy trafiły do tworzonej od paru lat kolekcji sztuki.

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