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:

CX Art - Tworzymy Galerię Młodej Sztuki

Pandemia trwa już drugi rok i dla niektórych środowisk jest katastrofalna w skutkach. Ucierpiała cała branża około turystyczna, wystawiennicza, ale też np. producenci pasz. Okazuje się, że ponad 40% kurczaków było kupowanych przez restauracje – restauracje stanęły, co pociągnęło w dół także producentów karm dla zwierząt. Takie przykłady można by mnożyć. Jedną z najbardziej dotkniętych lockdownem grup są artyści i oczywiście nie mam na myśli Zenka M., bo... nie, Maryli R., bo jej bieda w oczy nie zajrzy, czy artystów serialowych - ci mają się lepiej niż przed pandemią. 

CX Art - Tworzymy Galerię Młodej Sztuki - Dr hab. Marcin Kowalik

Idea wsparcia młodych artystów narodziła się około rok temu. Stopniowo ewoluowała, by wreszcie przyjąć kształt niecodziennego mecenatu. Ma on łączyć ze sobą dwa środowiska: pierwsze - skupione wokół Akademii Sztuk Pięknych w Krakowie i drugie - biznesowe, reprezentowane przez Consultronix. Naszą wspólną ambicją jest nie tylko wyłuskanie tych najzdolniejszych studentów, lecz także ich szeroka promocja. Wydaje mi się, że rozpoznawalność jest tym, czego właśnie najbardziej brakuje początkującemu artyście. Na tegoroczną, pierwszą zresztą, edycję konkursu wpłynęło dużo wartościowych prac. Jestem przekonany, że podczas kolejnych poznamy jeszcze wiele nietuzinkowych osobistości. Dzięki temu na przestrzeni kilku lat w Krakowie ma szansę powstać Galeria Młodej Sztuki – to bardzo inspirujące. ♦

Zaznacz

Ostatnio wykorzystując komputer łączyłem się z różnymi urzędami usiłując załatwić różne sprawy. A to z ZUS-em, a to z Grodzkim Urzędem Pracy… Dałem na końcu zdania kropeczki, bo jeszcze nie skończyłem załatwiania, więc może jeszcze z jakimś innym urzędem będę się łączył. Nie jestem już najmłodszy, więc nie urodziłem się z umiejętnością klikania. Musiałem ją zdobyć. Nie wiem, jak to się dzieje, że smarkacz, który od ziemi ledwo odrósł już sobie z tym radzi lepiej niż człowiek doświadczony i komputera wyuczony. Fakt, że taki smarkacz rzadko łączy się  z ZUS-em. A może by go tam wpuścić? Ciekawe jak by sobie poradził. 

Rok w klatce

Przyzwyczailiśmy się do tego nowego świata. Wszystko (albo prawie wszystko) zdalnie i na odległość. Z pokoju, kuchni, a jak trzeba to i z łazienki. W pidżamie, kapciach lub T-shircie. Za to o każdej porze dnia, a czasem i nocy. Tak wygląda nowe życie w nowych, pandemicznych czasach. Nawet tak tradycyjne i konserwatywne instytucje jak Kościół, czy dziedziny życia jak sztuka, nie mówiąc już o nauce, przeniosły się z konieczności do świata on-line.

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