Tanı Sistemleri: COVID-19 salgınından çıkarılacak dersler

Shutterstock

Tüm dünyanın yeni tip koronavirüsü (SARS-CoV-2) ve salgın hastalıkları konuştuğu bu günlerde, sağlık teknolojilerinin önemi bir kez daha ortaya çıkmış oldu. Çok genel bir bakış açısı ile bu teknolojileri, tanı ve tedavi sistemleri olarak inceleyebiliriz. Hastalıklarla mücadelede, tanı sistemlerinin tedavi sistemlerinin bir adım önünde olduğunu tahmin etmek hiç de zor değil. Doğru ve hızlı tanı koyabilmek, salgın hastalıklar başta olmak üzere acil tedavi gerektiren diğer tüm hastalıklarda büyük önem arz ediyor. İdeal bir tanı sisteminden beklenen; yüksek duyarlılık, yüksek özgüllük, hızlı sonuç verme, düşük maliyet ve kolay ulaşılabilirliktir.

Tanı kitinden ne bekliyoruz?

COVID-19 semptomlarıyla sağlık kuruluşuna başvuran bir kişiyi düşünelim.

Aşağıdaki senaryolardan birisi gerçekleşebilir:

  • Kişi hasta değildir ve test sonucu negatif çıkar (doğru negatif – DN).
  • Hatalı bir test sonucu ile sağlıklı kişiye pozitif tanı konulur (yalancı pozitif – YP). Sağlıklı bir kişi karantinaya alınır ve sağlık sistemine gereksiz yere yüklenilir.
  • Koronavirüsü taşıyan bir kişiye negatif tanı konulur (yalancı negatif – YN). Salgın hastalıklarda yalancı negatif test sonucu en sorunlu durumdur. Hasta bir kişinin karantinaya alınmaması, tedavi sürecine başlanmaması ve hastalığın yayılması sonuçlarını doğurur.
  • Hasta kişiye doğru bir pozitif (DP) tanı konulur ve gerekli tedbirler alınabilir.

Dolayısıyla üzerinde durulması gereken konu yalancı negatif ve yalancı pozitif sonuçların en aza indirgenmesidir. Olasılıkları aşağıdaki tabloda gösterelim.

Tanı kitinin duyarlılığı, kitin hastaları ne kadar doğru tespit ettiğini ölçer. Bir tanı kitinin klinik duyarlılığı DP/(DP+YN) oranı ile bulunur. İdeal bir kit, %100 duyarlılığı olan ve pozitif kişilerin tamamına hatasız şekilde pozitif sonucu veren kittir.
Tanı kitinin özgüllüğü, kitin sağlıklı kişileri ne kadar doğru tespit ettiğiniölçer. Hiç yalancı pozitif sonuç vermeyen bir test kiti, %100 özgüllük ile çalışan bir test olarak tanımlanır. Test kitinin özgüllüğü DN/(DN+YP) oranı ile hesaplanabilir.

COVID-19 için tanı teknolojisi

COVID-19 salgınının patlak vermesinden kısa bir süre sonra virüsün genetik yapısı kamuoyuna bildirildi, tanı kiti ve tedavi amaçlı ilaç ve aşı çalışmalarına başlandı. Tanı aşamasında en etkin yöntemlerden birisi olan nükleik asit temelli mikroorganizma tanımlama yöntemine dayalı kitler üretilerek kullanılmaya başlandı. Ülkemizde de (PCR) tabanlı kitler kullanılıyor. Bu ölçüm için bir sağlık personelinin hastalık şüphesi olan kişinin ağız veya burnundan örnek alması gerekir. Bunu takiben, örnekteki nükleik asitler (RNA) izole edilip saflaştırılır ve virüsün genetik yapısı ters transkripsiyon polimeraz zincir reaksiyonu (RT-qPCR) ile komplementer DNA kullanılarak çoğaltılır. Kantitatif PCR ölçümü ile alınan optiksel sinyal değeri ile pozitif/negatif şeklinde bir sonuca varılır.
Her ne kadar elimizde SARS-CoV-2 için geliştirilen kitlerin performansı hakkında yeterli veri olmasa da PCR tabanlı test yöntemlerinin genel olarak yüksek duyarlılık ve özgüllüğe sahip olduğunu biliyoruz. Burada primer ve probe tasarımı testin etkinliğini belirleyen önemli parametrelerdir. Etkinliğine rağmen, bu tip nükleik asit temelli testler nispeten yüksek maliyetli, uzman personel gerektiren ve zaman alan testlerdir [1].
Diğer bir alternatif ise hızlı testler olarak bilinen antijen-antikor tabanlı kitler. Virüs istilasıyla birlikte vücuda yabancı antijenler girmiş oluyor, kan ve plazmada karşı hamle olarak bazı değişikler meydana geliyor ve bağışıklık sistemi tarafından antikorlar üretiliyor. Bu antijenlere özgül olarak bağlanabilecek antikorların test kiti üzerine yerleştirilmesi ve bağlanmayı takiben oluşan sinyalin değerlendirmesiyle teşhis yapılabiliyor. Bu kitler kısa sürede sonuç vermekle birlikte çoğunlukla daha düşük duyarlılık ve özgüllük ile çalışıyor. Bu durumda tanı için tek bir yöntemin yeterli olmadığını ve hasta hikayesinin, diğer semptomların ve hastalığın görülme sıklığı (prevalans) gibi faktörlerin birlikte değerlendirildiğini vurgulamak gerekli.

Doğru biyobelirteç ve hastayı sağlıklıdan ayıran eşiğin tanımlanması 

Herhangi bir tanı kiti ile doğru teşhis konulabilmesindeki en önemli faktörlerden biri hasta birey ile sağlıklı bireyi birbirinden ayıracak olan eşik değerinin doğru belirlenmesidir. Bunun için de o hastalığa özel bir biyobelirteç belirlenmeli ve yüksek tekrarlanabilirlikte çalışan güvenilir bir test geliştirilmelidir. Testin klinik doğruluğu ise kullanılan tanı yönteminin analitik performansına bağlıdır ve seçilen ölçüm yöntemi ile doğrudan ilgilidir. İdeal bir test kitinde pozitif kullanıcı ile negatif kullanıcıdan alınan test sonuç sinyali arasında belirgin bir farklılık vardır ve bu iki popülasyon arasında bir eşik değer belirlenerek %100 duyarlılık ve özgüllüğe ulaşılabilir. Bu durum Şekil 1’de gösterilmiştir. Burada test sonucu olarak verilen y-ekseni, tanı kitinde kullanılan ölçüm metoduna göre ışık yoğunluğu, voltaj, kütle değişimi gibi sayısal bir parametredir. Test sonucunda pozitif ve negatif değerleri belirgin şekilde ayıran bir eşik değeri var ise tanı kitinin güvenilirliği yüksektir (Şekil 1a).

Şekil 1. Bir tanı kiti ile yapılan test sonucunda sensör yanıtının sağlıklı ve hasta popülasyonları için dağılımı. (a) ideal bir senaryoda iki popülasyonun sonuçları kolaylıkla ayrışmaktadır. (b) Sonuçlarda örtüşme olması durumunda ise yalancı pozitif ve yalancı negatif riski artmaktadır.

Aksi takdirde, sağlıklı ve hasta popülasyonunun sonuçları arasında bir örtüşme olduğu durumda ise, yalancı negatif ve yalancı pozitif tanılar kaçınılmazdır. Bu durumda eşik değer, işlem/kit karakteristik eğrisi (receiver operating curve) üzerinden tanımlanır. Belirgin bir eşik değerinin olmadığı durumda, konulacak olan tanıya, hastalığın tedavi olanakları ile birlikte YP veya YN tanılarının klinik, eknonomik, sosyopsikolojik boyutları ele alınarak karar verilir [2].

SARS-CoV-2 gibi semptomatik tedavi dışında etkin bir tedavisi olmayan ve kolay yayılabilen hastalıklarda eşik değeri düşük tutularak yanlış negatif durumlar en aza indirilmelidir. Bu tarz bir yaklaşım, özellikle hızlı sonuç veren ve tarama amaçlı kullanılan kitlerin geliştirilmesi aşamasında göz önünde bulundurulmalıdır.

Taşınabilir, yerinde tanı kitlerinin avantajları

Salgın hastalıklarla etkin mücadelede bir diğer önemli husus da kullanımı altyapı ve uzmanlık gerektirmeyen, taşınabilir, yerinde tanı kitlerinin geliştirilmesi. Laboratuvar altyapısı ve uzman personel gerektiren testler, çoğunlukla merkezi olarak yapılıyor ve bu durum ciddi riskler barındırıyor. Örneğin, test yaptırmak isteyen insanların hastanelere ve acil servislere hücum etmesi buralardaki iş yükünü ve kaosu artırıyor. Ayrıca bu durum sağlık çalışanları ve o an hastanede bulunan sağlıklı bireyler için de tehdit oluşturuyor [3]. Nitekim, içerisinde bulunduğumuz Covid-19 salgınında tüm dünyada pek çok sağlık çalışanı örnek alımı veya hastalara müdahale esnasında hastalığa yakalandı.

Hastalardan alınan örneklerin yerel bir bölgeden ölçüm merkezine taşınması da riskli. 2009’da domuz gribi salgını esnasında İsviçre’de, virüslü örneklerin taşındığı bir kutunun trende patlaması ve Ebola salgını esnasında hasta örneklerinin taşınması esnasında yaşanılan problemler unutulmamalı [4, 5].

Bu riskleri engellemenin yolu taşınabilir tanı kitlerinin geliştirilmesi, yaygın ve yerinde tanı hizmetlerinin artırılması. Bu tip kitler özellikle sağlık hizmetleri altyapısı gelişmemiş ülkelerde ve nüfusun çok geniş coğrafyalara yayıldığı durumlarda hayati öneme sahip. Testlerin yaygınlaştırılması, hastalığı taşıdığı halde hiçbir semptom göstermeyen (asemptomatik) bireylerin de test edilmesi ve hastalığın yayılımının önüne geçilmesinde anahtar rol oynuyor.

Bu ifadelerden, isteyen herkesin test kitlerine erişmesi gerektiği, hastalık taramalarını kendilerinin yapıp bireysel önlemlerini almalarının doğru olduğu anlamı çıkarılmamalı. Zira, yapılacak test sonuçlarının mutlaka uzmanlar tarafından değerlendirilmesi gerekir. Bu durumda teletıp teknolojilerinin gerekliliği, yani hasta ile sağlık kuruluşları arasındaki hızlı etkileşim ve veri alışverişinin önemi de ortaya çıkmış oluyor. Özellikle salgın hastalıklarda test sonucu pozitif çıkan bireylerin temas çevresinin tespit edilmesi ve gerekli karantina koşullarının oluşturulması aşaması büyük önem arz ediyor. Bu noktada yine uzmanların yönlendirmeleri dikkate alınmalı ve bilimsel dayanağı olmayan, kulaktan dolma bilgilerle hareket edilmemeli.

İnsanlık doğayı tahribata, diğer canlıların yaşam alanına girmeye ve dünya kaynaklarını bu hızda tüketmeye devam ettiği sürece yakın gelecekte benzer sorunlarla karşılaşmamız kaçınılmaz. Tanı kiti üretiminde ülkemizde başarılı örnekler olsa da sağlık teknolojileri alanında almamız gereken daha çok yol var. Sağlık teknolojileri çok farklı disiplinlerden uzmanların uzun soluklu projelerde bir arada çalışmasını gerektiriyor. Bunu sağlamak için de üniversitelerin, özel/kamu araştırma kurumlarının ve sektörde faaliyet gösteren firmaların ortak hareket etmeleri ve uzun vadeli programların hayata geçirilmesi çok önemli.

Çağlar Elbüken, Ziya Işıksaçan
Bilkent Üniversitesi, UNAM

Kaynakça:

[1]  Cormac Sheridan, “Fast, portable tests come online to curb coronavirus pandemic,” Nature Biotechnology, 2020. [Online]. Available: https://www.nature.com/articles/d41587-020-00010-2.

[2]  M. D. Borysiak, M. J. Thompson, and J. D. Posner, “Translating diagnostic assays from the laboratory to the clinic: Analytical and clinical metrics for device development and evaluation,” Lab Chip, vol. 16, no. 8, pp. 1293–1313, 2016.

[3]  H. Amer, A. S. Alqahtani, F. Alaklobi, J. Altayeb, and Z. A. Memish, “Healthcare worker exposure to Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV): Revision of screening strategies urgently needed,” Int. J. Infect. Dis., vol. 71, pp. 113–116, 2018.

[4]    “Swissinfo.ch,” 2009. [Online]. Available: https://www.swissinfo.ch/eng/sci-tech/vials-of-swine-flu-virus-explode-on-train/7362850.

[5]    M. A. de La Vega, A. Bello, P. Chaillet, and G. P. Kobinger, “Diagnosis and management of Ebola samples in the laboratory,” Expert Rev. Anti. Infect. Ther., vol. 14, no. 6, pp. 557–567, 2016.