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:

Influencerka

Do napisania tego tekstu skłoniła mnie taka oto informacja: „nasza 15-letnia córka całkiem nieźle się urządziła, jest influencerką, ma 160 tys. followersów i od samych tylko firm kosmetycznych co tydzień dostaje parotysięczne prezenty, byle by tylko tą, a nie inną szminką przed kamerką usmarowała sobie usta". Zacząłem drążyć temat i okazało się, że aby dziś stać się autorytetem dla 160 tysięcy nastolatków, należy najpierw przez parę lat coś trenować, na przykład taniec albo pływanie, a gdy już się znudzi, zacząć gwałtownie odrabiać zaległości imprezowe, by wreszcie z pomocą rodziców przestać ćpać i skończyć szkołę podstawową - podziwu godny sukces!!!

Czysta Wisła - Why Not

Pandemia pokazała jasno, jak negatywny wpływ na planetę ma globalna gospodarka. Przyszedł czas walki o poprawę warunków naszego wspólnego środowiska naturalnego. Jako Fundacja Why Not chcemy aktywnie się w nią włączyć. Stąd projekt związany z Wisłą, największą dziką (nieuregulowaną) rzeką w Europie. Najwyższy czas, by rozpocząć systematyczne działania, dążące do poprawy czystości jej wód. 

Czysta Wisła - Why Not - Dr hab. Andrzej Woźnica

Celem wyprawy było przyjrzenie się całej Wiśle i zebranie danych na temat jakości i ilości wód na całym jej przebiegu. Obecnie woda z rzeki jest pobierana i badana tylko w ok. 20 stałych punktach, ale my w trakcie spływu, w ramach akcji „Czysta Wisła – Why Not”, analizowaliśmy ją co kilometr na jej całej ok. 1000-kilometrowej długości. Już po przepłynięciu pierwszych odcinków naukowcy zauważyli sterty śmieci. Zaobserwowaliśmy niesamowitą ilość plastiku wyrzuconego w różnych miejscach. ♦

Czysta Wisła - Why Not - Dr hab. Damian Absalon

Nasze badania są unikatowe, ponieważ jesteśmy w stanie zatrzymać rzekę w jednym kadrze, w krótkim czasie. Ich idea jest taka, że chcemy pokazać hot spoty, czyli miejsca najbardziej zagrożone i zanieczyszczone. Czasami na punktach monitoringowych nie widać, kto jest odpowiedzialny za to, że na danym odcinku rzeki jakość wody jest taka kiepska. ♦ 

Czysta Wisła - Why Not - Agnieszka Sotoła

Akcja „Czysta Wisła - Why Not” od razu mnie zainteresowała. Czemu? Po okresie pandemicznej izolacji wreszcie coś się dzieje, mamy szansę na spotkania towarzyskie, a ja lubię ludzi! Do tego bliska mi jest kwestia ochrony środowiska i jestem przekonana, że trzeba o tym mówić głośno i na wiele sposobów. Aneta Sotoła była uprzejma stworzyć ze mną team, nie tylko rodzinny i zawodowy, ale też kajakowy. W oczekiwaniu na godzinę „zero” przyglądałyśmy się prognozie pogody — pełne optymizmu, bo w końcu poniedziałek był skąpany w słońcu. O 3:30 ze snu wyrwał mnie dźwięk budzika, otworzyłam oczy i byłam pewna, że śnię. Strugi deszczu za oknem i pytanie — co dalej... Kawa i decyzja. Mamy plan, działamy! I tak w ulewnym deszczu, zaczynając po godz. 4 (dodam w nocy!), przepłynęłyśmy najdłuższy odcinek — 27 km. Było fantastycznie i piszemy się na kolejne takie lub inne akcje! ♦

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