Jak předpovídat vývoj epidemie? Reprezentativně testovat

Kolik lidí je vlastně v současnosti infikovaných koronavirem SARS-CoV-19 a jak se tento počet bude vyvíjet? Jak je potřeba nastavit karanténní opatření, aby nedocházelo ke zbytečným ztrátám na životech, ale i ekonomickým škodám? To nevíme.

Současné testování pacientů předvybraných podle klinických symptomů nemoci COVID-19 totiž neumožňuje určit množství asymptomatických přenašečů, což je pro předpověď průběhu epidemie nezbytné.

Robert Vácha a Pavel Plevka z institutu CEITEC Masarykovy univerzity navrhli provést testování reprezentativního vzorku populace České republiky, což by umožnilo zjistit skutečný rozsah epidemie.

„Přestože vláda včas zareagovala, je teď potřeba zjistit, co nás čeká v nejbližší budoucnosti. V posledních třech týdnech je počet potvrzených nemocných za každý den navázaný na počet provedených testů – přibližně pět procent testovaných je vždy pozitivní. To znamená, že počty potvrzených infekcí závisí především na počtu provedených testů a neinformují nás o tom, jak velká část populace je infikovaná. Stejně je tomu v jiných zemích. Skutečné rozšíření koronaviru by bylo možné změřit otestováním reprezentativního vzorku populace ČR,“ zdůraznil Vácha.

Jak probíhá infekce

Abychom pochopili, jaké údaje jsou pro předpověď průběhu epidemie potřeba, je třeba si uvědomit, jak infekce probíhá.

Na začátku přijde do zdravé populace přenašeč, který má velmi pravděpodobně malé, nebo vůbec žádné příznaky nemoci. Virus se tak šíří, aniž by kdokoliv zaznamenal, že se něco děje. Až po čase se vyskytnou první případy vážně nemocných lidí a někteří z nich mohou nákaze podlehnout.

„To teď můžeme vidět v České republice. Testování je nyní zaměřeno na lidi, kteří mají klinické příznaky, ale nevíme, jak velkou část populace tvoří přenašeči, tedy lidé bez příznaků či jen s mírným průběhem onemocnění,“ uvedl Pavel Plevka, který navrhl způsob, jak tyto informace zjistit.

Masarykova univerzita, Magazín M, CC-BY: Do zdravé populace přijde přenašeč, který nemá žádné nebo jen mírné příznaky nemoci.

Masarykova univerzita, Magazín M, CC-BY: Infekce se začíná šířit populací.

Vědět bychom to měli proto, že aby se epidemie zastavila, musí virus projít většinou populace. V tuto chvíli ale neexistují žádná data, která by ukazovala, jak na tom naše země s ohledem na počet infikovaných je.

„Pokud je totiž ve skutečnosti přenašečů s mírnými příznaky málo, znamená to, že vir se nepřenáší tak snadno a zároveň často způsobuje u nakažených lidí závažnější průběh onemocnění či úmrtí. Pokud je ale asymptomatických přenašečů spousta, tak už se mohlo nakazit hodně lidí a v populaci jich nezbývá tolik, které by virus mohl napadnout a způsobit u nich vážný průběh nemoci,“ přiblížil Plevka.

Druhá varianta průběhu epidemie s velkým počtem asymptomatických přenašečů by měla menší dopady na ekonomiku a společnost.

Masarykova univerzita, Magazín M, CC-BY: Aktuálně nevíme, kolik je lidí s mírnými příznaky, může to být varianta vlevo i vpravo. Testují se totiž jen lidé s klinickými příznaky (červené ohraničené pole).

Proč testovat reprezentativní vzorek obyvatel

Zjistit, jaká je skutečnost, lze s pomocí otestování reprezentativního vzorku populace. „Ideální by bylo provést několik měření s časovými odstupy tří dnů, a to vždy na nové tisícovce náhodně vybraných občanů České republiky. Už první měření nám umožní poznat skutečný stav epidemie COVID-19. Série více měření pak popíše rozvoj epidemie v čase včetně vlivu případných změn v nastavení karantény,“ nastínil představu vědců z institutu CEITEC MU Plevka.

Masarykova univerzita, Magazín M, CC-BY: Testování náhodného vzorku populace umožní zjištění počtu osob s asymptomatickým průběhem onemocnění.

Proč testovat náhodně a opakovaně

Náhodně vybraný vzorek nejlépe reprezentuje celou populaci a ukáže skutečné množství infikovaných a tedy infekčních lidí. Znalost množství přenašečů pak umožní předpovídat další průběh epidemie, její rozsah a rychlost šíření.

„Testování vzorku tisíce lidí má chybu okolo tří procent. Ve skutečnosti toto číslo ale znamená, že na 95 procent víme, že ta chyba není větší než tři procenta, takže stále je tu možnost, že výsledky tohoto testu neodráží realitu. Proto je dobré testování opakovat, a to na jiném náhodně vybraném vzorku obyvatel, protože tím se potvrdí, že výsledky odpovídají skutečnému stavu,“ vysvětlil Plevka, proč je vhodné testovat opakovaně.

Dalším důvodem je to, že se mezi jednotlivými koly testování mohou upravit pravidla karantény a další reprezentativní testování pak ukáže, jaký to mělo na šíření nemoci vliv.

Aby tento typ testování a odhadu vývoje epidemie měl smysl, je třeba odebrané vzorky zpracovat okamžitě, a zjistit tak aktuální stav. Navíc by se měli lidé testovat jak na přítomnost viru v těle, tedy cestou odběru vzorku z nosohltanu a prokázání přítomnosti viru metodou PCR, ale také na přítomnost protilátek. Protilátky se v těle tvoří až po přibližně týdnu, kdy už člověk virus v těle má. V současnosti však není známé, jestli rychlotesty zakoupené v Číně mají dostatečnou kvalitu pro diagnostické použití.

Jsou aktuální data k něčemu dobrá?

Některé z údajů o šíření viru dostupné v současnosti jsou také spolehlivé. Počet hospitalizovaných lidí či úmrtí v souvislosti s COVID-19 může posloužit jako základ pro odhad vývoje epidemie. Má to ale háček.

„Tyto údaje mají za aktuálním stavem epidemie zpoždění. Víme, že vážné onemocnění koronavirem se projeví deset až čtrnáct dní po infekci a lidé umírají až za 30 či 35 dní, takže data o počtech vážně nemocných či mrtvých nám říkají, jaký byl stav epidemie před dvěma týdny nebo měsícem. Navíc, z počtu hospitalizovaných a zemřelých se nedozvíme, jaký je podíl asymptomatických případů,“ uvedl Plevka.

Vácha doplnil, že začne-li klesat počet hospitalizovaných lidí, je vývoj epidemie na dobré cestě. Očekává, že v postižených italských regionech může být do dvou týdnů už jasné, jaký je skutečný stav. Zda už je tedy šíření viru za svým vrcholem, nebo ne. „V přepočtu na velikost populace zatím vývoj v České republice přibližně kopíruje vývoj epidemie v méně postižených jihoitalských regionech. Tam byla také zavedena karanténa ještě před prudkým nárůstem počtu nemocných, můžeme tedy říct, že karanténa funguje.“

Masarykova univerzita, Magazín M, CC-BY: Srovnání vývoje počtu hospitalizovaných lidí v přepočtu na počet obyvatel od prvních dnů karantény. Graf ukazuje čtyři jihoitalské regiony a ČR.

Pokud se podaří zajistit vypovídající data o aktuálním stavu pandemie, bude možné nastavit podmínky karantény tak, aby se zamezilo zbytečným ekonomickým a společenským dopadům. Pomoci k tomu mohou i data z Rakouska, které spustilo testování reprezentativního vzorku 2 000 obyvatel v minulém týdnu.