Szybkie testy diagnostyczne

Jeszcze całkiem niedawno mieliśmy na rynku tylko kilka paskowych testów diagnostycznych, służących głównie do oznaczenia (bardzo zgrubnego) poziomu cukru i białka w moczu. Teraz oferta tak się poszerzyła, że bez problemu zbadamy w warunkach domowych wiele parametrów: od obecności popularnych narkotyków czy bakterii Helicobacter pylori aż do wycieku płynu owodniowego u ciężarnych. Stało się to możliwe dzięki niesamowitemu rozwojowi tanich metod biochemicznych.

Pierwsze testy

Chcąc prześledzić dzieje szybkich metod analitycznych, musimy się cofnąć do 1938 r., gdy badacze ze znajdującej się w stanie Indiana amerykańskiej firmy Miles Laboratories (znanej m.in. z leku Alka-Seltzer) rozpoczęli poszukiwania sposobu mogącego zastąpić znaną od początku XX w. próbę Benedicta. Ta względnie prosta i niewymagająca skomplikowanych odczynników metoda analityczna pozwala na wykrycie glukozy w próbce moczu. Do jej wykonania potrzebny był jednak palnik gazowy.

Dość szybko Miles Laboratories odnotowały sukces i na rynku pojawiły się musujące tabletki o nazwie Clinitest. Wystarczyło na tabletkę nanieść kilka kropli moczu i po krótkim czasie porównać efekt ze wzorcem, aby uzyskać półilościowy wynik (brak, niewiele, dużo, bardzo dużo cukru), który wystarczał lekarzowi do diagnozy i podjęcia leczenia. Co prawda test był znacznie droższy niż klasyczna próba Benedicta, ale zwyciężyły szybkość i efektywność. Bazując na tym sukcesie, firma poszła dalej i kilkanaście lat później (1956 r.) wypuściła już produkt zbliżony do znanych dzisiaj. Clinistix, bo taką otrzymał nazwę, był paskiem bibuły nasączonej mieszaniną reagentów, który po prostu zanurzało się w próbce moczu i po krótkim czasie porównywało ze skalą barwną. W Clinistix wykorzystano już biochemię, a dokładniej mówiąc: dwie następujące po sobie reakcje enzymatyczne. Był to prawdziwy początek testów diagnostycznych. Już rok później powstał Albustix, mierzący poziom białka w moczu. W tym samym laboratorium w ciągu kolejnych lat opracowano szybkie metody pozwalające na wykrycie ketonów, krwi, bilirubiny, azotynów itp.

Co możemy wykrywać?

Najprostsze dostępne w aptekach testy przypominają nieco znane ze szkoły czy laboratorium paski do pomiaru pH. Zazwyczaj pozwalają one na jednoczesną diagnozę w moczu od kilku do nawet kilkunastu parametrów (jakościowo albo półilościowo): wartości pH czy poziomu glukozy, białka, leukocytów, bilirubiny, ketonów i kreatyniny. Na pasku znajduje się kilka lub kilkanaście barwnych kwadratów wykonanych ze specjalnej bibuły nasączonej mieszaniną odpowiednich odczynników. Po zanurzeniu w próbce moczu odczekuje się odpowiedni czas i porównuje barwę poszczególnych stref z kolorową skalą umieszczoną na opakowaniu. Tego typu testy znane są już od ponad 30 lat.

Aktualnie najbardziej rozpowszechnione są testy immunochromatograficzne (patrz ramka). Wydaje się, że najpopularniejsze wśród nich są ciążowe. Służą do wykrywania gonadotropiny kosmówkowej (hCG). Ten wytwarzany przez zarodek hormon zaczyna być produkowany w momencie zagnieżdżenia się zapłodnionej komórki jajowej w macicy, czyli mniej więcej 7 dni od zapłodnienia. Jego ilość rośnie do drugiego, trzeciego miesiąca ciąży, a następnie spada. Tak więc kobieta już po tygodniu od chwili zapłodnienia może (z 90-procentową pewnością) potwierdzić, że jest w ciąży. Trzeba jednak pamiętać, że przyjmowanie niektórych leków może dać fałszywy wynik pozytywny.

A jeśli jesteśmy już przy temacie ciąży, warto wspomnieć o badaniu płodności, czyli, mówiąc precyzyjniej, testach owulacyjnych. W tym przypadku wykrywa się w moczu hormon luteinizujący (LH), którego poziom rośnie szybko na dobę do dwóch dób przed owulacją. A wiedza o tym może się przydać podczas planowania terminu zajścia w ciążę.

Bardzo ważne z punktu widzenia lekarskiego są szybkie metody pozwalające rozpoznać zakażenia bakteryjne i wirusowe. Czułe i swoiste (patrz ramka) testy na paciorkowce (Streptococcus), wykonywane w przychodni po prostym pobraniu wymazu z gardła, dają lekarzowi natychmiastową odpowiedź i pozwalają na szybkie wdrożenie odpowiedniej antybiotykoterapii, co zdecydowanie skraca czas choroby. Jeśli chodzi o testy na wirusa grypy, to jeszcze do niedawna ich czułość była niewielka, ale obecnie wynosi ona nawet więcej niż 94%. Niestety, w przypadku niebezpiecznego wirusa typu AH1N1 (2009) czułość jest zdecydowanie niższa, a więc metoda ta może być stosowana tylko jako pomocnicza. Oczywiście gdy na świecie pojawia się kolejny typ wirusa grypy, trzeba opracować nową metodę analityczną. Niezłą czułość (75–95%) wykazują także testy na obecność często występującego wśród dzieci rotawirusa (infekcja objawia się wymiotami i biegunką), ale w przypadku często powodującego zakażenia dróg oddechowych u dzieci adenowirusa wynosi ona tylko 22%.

Coraz częściej korzystamy też z rozmaitych testów wykrywających obecność narkotyków. Pozwalają one na rozpoznanie kannabinoidów (marihuana), kokainy, amfetaminy, metamfetaminy, ketaminy, ecstasy (MDMA) i wielu innych. Można również kupić testy wykazujące obecność kotyniny, która jest metabolitem nikotyny. Wykonanie ich wszystkich jest bardzo proste: pasek zanurzamy w próbce moczu na 10–15 s i wynik odczytujemy po 5 min.

Dzięki temu, że coraz lepiej mamy rozpoznane reakcje biochemiczne towarzyszące rozmaitym schorzeniom, postęp w dziedzinie tworzenia kolejnych testów jest naprawdę imponujący. Możemy wykryć np. malarię, HIV, zakażenie bakterią Helicobacter pylori, sprawdzić poziom cholesterolu czy przeciwciał IgE, których obecność we krwi może sugerować występowanie alergii pokarmowej albo pyłkowej. Producenci ulepszają też te najpopularniejsze, by zwiększyć ich czułość diagnostyczną oraz swoistość.

Ponieważ testy diagnostyczne zyskały olbrzymią popularność, producenci poszli za ciosem i zaczęli także oferować podobne produkty lekarzom weterynarii. Często są to produkty podobne do „ludzkich”, ale stworzono także wiele nowych, przeznaczonych dla zwierząt. Znajdziemy więc testy na wściekliznę, parwowirusa (atakuje szczególnie młode psy, choroba przebiega gwałtownie), niedokrwistość zakaźną koni, boreliozę u kleszczy czy nawet niektóre choroby ryb.

dr n. chem. Mirosław Dworniczak

***

Domowy pomiar glukozy

Diagnostyczne testy paskowe pozwalają tylko na bardzo zgrubny pomiar poziomu glukozy we krwi. Na co dzień pacjenci zmagający się z cukrzycą potrzebują metod dokładniejszych. Niestety, konieczne jest do tego odpowiednie oprzyrządowanie. Pierwsze urządzenia tego typu powstały co prawda już na przełomie lat 60. i 70. XX w., ale miały dość skomplikowaną budowę, a do tego procedura wymagała przygotowania paska testowego, naniesienia kropli krwi i jej spłukania ciepłą wodą po dokładnie 50 s. Pierwsze proste glukometry pojawiły się dopiero w latach 80. Zasada ich działania do dziś pozostała taka sama: krew poddawana jest działaniu enzymu (oksydazy glukozowej bądź dehydrogenazy glukozowej), w wyniku czego glukoza się utlenia, a następnie glukometr – a dokładniej, specjalna elektroda – dokonuje pomiaru prądu elektrycznego, którego wielkość świadczy o ilości glukozy. Dostępne na rynku urządzenia pozwalają na bardzo szybki (ok. 5 s) pomiar poziomu cukru, a do tego ich dokładność oraz powtarzalność pomiaru są wystarczająco dobre. Ale weryfikowane już są nieinwazyjne metody oznaczania glukozy, w których specjalne sensory umieszczone na skórze pozwalają na pomiar poziomu glukozy nawet co 1 s.

***

Czułość i swoistość testu

W opisach testów analitycznych (nie tylko tych szybkich) często spotykamy się z dwoma istotnymi pojęciami, zwykle wyrażanymi w procentach. Czułość diagnostyczna testu to możliwość wykrywania za jego pomocą danej choroby. W przypadku 100-procentowej czułości testy wykryją wszystkich chorych, natomiast gdy wynosi ona 66%, wtedy mniej więcej w 1/3 przypadków choroba nie zostanie wykryta. Z kolei swoistość diagnostyczna jest wskaźnikiem pozwalającym na wyeliminowanie choroby. Jest to stosunek liczby ujemnych wyników badania do liczebności grupy, przy założeniu, że w grupie występują wyłącznie osoby zdrowe. Mówiąc w skrócie – im większa czułość i swoistość testu, tym lepiej.

Uwaga: czułości diagnostycznej nie wolno mylić z czułością analityczną. Ta druga bowiem oznacza najmniejszą ilość badanej substancji, którą można wykryć w danych warunkach przy użyciu konkretnego testu.

***

Jak działają szybkie testy diagnostyczne?

Dawniejsze testy oparte były najczęściej na klasycznych reakcjach znanych z analizy chemicznej albo biochemicznej. Obecnie jednak korzystamy z testów immunochromatograficznych, bazujących na reakcji przeciwciał z antygenem białkowym. Technika ta pochodzi z lat 70. XX w. i jest coraz szerzej stosowana w diagnostyce laboratoryjnej i klinicznej, w tym też weterynaryjnej.

Klasyczny test to zwykle plastikowa płytka, na której znajduje się okienko do nanoszenia substancji badanej, a obok mamy dwie linie – badaną (ta pokazuje wynik) oraz kontrolną (jej zadaniem jest wykazanie, że test działa prawidłowo). Najistotniejsze jest to, co znajduje się w środku, a więc pasek nasycony odpowiednimi odczynnikami. Badana substancja (zwykle mocz, ale także krew, osocze, pot czy nawet łzy) naniesiona w okienku wędruje dzięki siłom kapilarnym, napotykając po drodze specyficzne przeciwciała, które najczęściej są związane kompleksowo ze złotem koloidalnym. Jeśli w próbce znajduje się poszukiwany antygen, wiąże się on z kompleksem przeciwciała/złoto i pojawia się jako barwna linia w odpowiednim polu. Wykonanie testu nie wymaga specjalistycznej wiedzy i trwa krótko – zwykle kilka minut.