Tìm hiểu cơ sở khoa học và ý nghĩa thực tiễn của “xét nghiệm gộp mẫu” trong xét nghiệm sàng lọc SARS-CoV-2 | Sở Y tế TP. Hồ Chí Minh
Xét nghiệm RT-PCR dùng trong chẩn đoán SARS-CoV-2 là một trong những công cụ cơ bản để kiểm soát đại dịch COVID-19. Tuy nhiên số lượng mẫu cần xét nghiệm quá lớn (bao gồm mẫu từ những người có triệu chứng và không có triệu chứng) làm cho các phòng xét nghiệm bị quá tải và bộ dụng cụ thử nghiệm RT-PCR (kit xét nghiệm) không đủ.
Một vấn đề đặt ra ở tất cả các quốc gia là làm sao có thể thực hiện ít xét nghiệm hơn nhưng vẫn đảm bảo sàng lọc được tất cả ca bệnh. Một trong những giải pháp được một số quốc gia áp dụng như Isarel, Đức đó là thực hiện “xét nghiệm gộp mẫu” (pool), tức là gộp các mẫu bệnh nhân lại với nhau trước khi chạy RT-PCR. Nếu 1 nhóm mẫu cho kết quả âm tính có nghĩa là các mẫu trong nhóm đều âm tính, nếu 1 nhóm mẫu dương tính thì có ít nhất 1 mẫu dương tính và phải tiến hành làm lại xét nghiệm RT-PCR riêng rẽ trong nhóm đó để xác định đâu là mẫu bệnh.
Ý nghĩa của việc thực hiện “xét nghiệm gộp mẫu” là:
– Theo dõi những người mang COVID-19 nhưng không có triệu chứng, những người khó xác định và sàng lọc
– Đảm bảo cho các nhân viên y tế không bị truyền nhiễm
– Sàng lọc các quần thể có nguy cơ cao
– Ước tính chính xác sự lây lan truyền nhiễm và hiệu quả của các biện pháp cộng đồng và cách ly xã hội
– Cho phép và theo dõi sự an toàn khi trở lại làm việc
– Tính linh hoạt của các phép toán có thể làm giảm thiểu lỗi của con người trong quá trình xét nghiệm
– Tiết kiệm được bộ dụng cụ và hoá chất xét nghiệm mẫu
Tuy nhiên, việc thực hiện xét nghiệm gộp mẫu cũng có một số hạn chế như thời gian trả kết quả xét nghiệm sẽ bị trễ trong trường hợp cần trả kết quả gấp nhưng phải thực hiện 2 lần xét nghiệm do nhóm mẫu có kết quả dương tính, hạn chế thứ 2 là khả năng pha loãng mẫu nhưng vẫn phải đảm bảo xác định được ít nhất một mẫu dương tính trong một nhóm.
Xét nghiệm gộp mẫu được thực hiện thông qua các thuật toán. Thuật toán xét nghiệm gộp mẫu là một sơ đồ thử nghiệm hướng tới việc giảm thiểu số lượng thử nghiệm được tiến hành trên một tập hợp các mẫu bằng cách kiểm tra các tập hợp con của các mẫu. Thuật toán Dorfman là thuật toán đơn giản được sử dụng, thuật toán này thực hiện bằng cách chia các mẫu thành các nhóm riêng biệt gồm n mẫu. Nếu một nhóm n mẫu thử nghiệm âm tính, tất cả các mẫu phải âm tính, và do đó trạng thái của chúng chỉ cần được xác định trong một thử nghiệm thay vì n thử nghiệm riêng lẻ. Thuật toán thứ 2 được sử dụng là thuật toán ma trận, chia các nhóm mẫu thành n hàng x n cột, sẽ có 2n xét nghiệm được thực hiện, kết quả dương tính được ghi nhận ở giao điểm của hàng và cột, như vậy sẽ xác định được chính xác mẫu bệnh mà không cần phải thực hiện xét nghiệm riêng biệt.
Các nghiên cứu và thí nghiệm đã được thực hiện tại Isarel và Đức. Ở Isarel, các nhà khoa học của trung tâm y tế Rambam và Technion, Haifa đã gộp các mẫu lên tới 32 sau đó là 64 mẫu vẫn cho kết quả dương tính ngay cả khi có 1 mẫu của nhóm dương tính. Các nhà nghiên cứu tại Viện virus học-Bệnh viện đai học Frankfurt đã tiến hành chia 50 mẫu bệnh nhân thành 10 nhóm, mỗi nhóm 5 mẫu và cho kết quả dương tính ở những nhóm có mẫu dương tính, âm tính ở những nhóm chỉ có mẫu âm tính. Nhóm nghiên cứu của Stefan Lohse ở trường đại học Saarland, Đức cũng tiến hành thử nghiệm gộp một nhóm từ 4 đến 30 mẫu để phân tích độ nhạy của RT-PCR so với các mẫu riêng lẻ có kết quả xét nghiệm dương tính. Kết quả cho thấy việc gộp tối đa 30 mẫu trên mỗi nhóm có thể tăng khả năng kiểm tra mẫu, phát hiện các mẫu dương tính một cách chính xác và giảm thiểu được số lượng các xét nghiệm, cụ thể với 1191 mẫu chỉ cần 267 xét nghiệm để phát hiện 23 ca dương tính (tỉ lệ 1,93%). Tương tự, nhóm nghiên cứu của R. Ben-Ami ở các trường đại học Isarel đã thử nghiệm chia 184 mẫu thành 23 nhóm, mỗi nhóm 8 mẫu và cũng thử nghiệm song song với từng mẫu riêng rẽ, kết quả cho thấy việc thử nghiệm nhóm này không làm ảnh hưởng đến độ nhạy của xét nghiệm chẩn đoán. Ngoài ra nhóm cũng tiến hành thử nghiệm nhóm theo thuật toán ma trận bằng cách gộp 75 mẫu thành 3 ma trận 5×5 và xác định chính xác tất cả các mẫu dương tính.
Một thống kê của Atanu Biswa-giáo sư của viện thống kê Ấn Độ, Kolkata cho thấy sự thuận lợi của phương pháp xét nghiệm gộp mẫu đó là giảm được số lượng kit sử dụng trong xét nghiệm COVID-19. Những quốc gia có tỉ lệ mắc COVID-19 trong dân số càng thấp thì càng hưởng được lợi ích từ phương pháp này. Dưới đây là bảng thống kê số lượng kit cần sử dụng khi kiểm tra 100 mẫu bệnh phẩm.
Một câu hỏi quan trọng đặt ra ở đây là số lượng mẫu trong một nhóm bao nhiêu là phù hợp để dử dụng ít kit xét nghiệm nhất. Số lương mẫu tối ưu trong 1 nhóm cũng phụ thuộc vào tỷ lệ kết quả dương tính trong dân số. Dưới đây là bảng thống kê số lượng mẫu tối ưu trong 1 nhóm để sử dụng ít số lượng kit xét nghiệm nhất trên 100 mẫu.
Như vậy, tuỳ theo thực tế của từng quốc gia mà có thể áp dụng phương pháp xét nghiệm gộp mẫu trên. Lợi ích của phương pháp đã được chứng minh và trên thực tê nó giúp cho việc chống lại sự lây lan của SARs-CoV-2 hiệu quả hơn.
(Tài liệu tham khảo: (1) Stefan Lohse, Thorsten Pfuhl, Barbara Berkó-Göttel, Jürgen Rissland, Tobias Geißler, Barbara Gärtner (2020), Pooling of samples for testing for SARS-CoV-2 in asymptomatic people, Lancet Infect Dis.; (2) R. Ben-Ami, A. Klochendler, M. Seidel, T. Sido, O. Gurel-Gurevich, M. Yassour, E. Meshorer, G. Benedek, I. Fogel, E. Oiknine-Djian, A. Gertler, Z. Rotstein, B. Lavi, Y. Dor, D.G. Wolf, M. Salton, Y. Drier (2020), Large-scale implementation of pooled RNA extraction and RT-PCR for SARS-CoV-2 detection, Elsevier Ltd.; (3) Atanu Biswa (2020), COVID-19: A Way to Test More People With Fewer Kits, The wire science.)
