Suurtestaus voi pysäyttää koronaepidemian
Chen Shenin ja Yaneer Bar-Yamin konseptuaaliset periaatteet massatestaukseen
Epidemian pysäyttämiseksi tartunnat on pysäytettävä. Keskeinen strategia on tunnistaa taudin saaneet yksilöt ja eristää heidät niin, että he tartunnan saaneet eivät tartuta terveitä. Jos testi ei ole täydellinen, saatamme eristää myös muita ihmisiä, jotka eivät ole saaneet tartuntaa — nämä ovat vääriä positiivisia. Tämä aiheuttaa ylimääräisiä sosiaalisia kustannuksia, mutta pysäyttää kuitenkin epidemian. Toisaalta voimme sallia myös joukon vääriä negatiivisia. Niin kauan kuin väärien negatiivisten osuus on riittävän pieni, entistä vähemmän tautitapauksia ilmenee ajan mittaan ja epidemia kuolee räjähdysmäisesti. Mitä suuremman ihmisjoukon kukin yksittäinen sairastunut tartuttaa (tartuntojen määrä tai lisääntymisnopeus ilman testausta), sitä pienempi väärien negatiivisten sallittava määrä on.
Mitä tarkempia voimme olla mahdollisten tautitapausten tunnistamista, sitä parempi, koska vähemmän ihmisiä on eristettävä. Toisaalta, mitä vähemmän tapauksia jää huomaamatta, vaikka eristäisimme enemmän ihmisiä, sitä nopeammin epidemia häviää ja sitä vähemmän ihmisiä sairastuu ja kuolee.
Kuinka eri tavat epidemioiden pysäyttämiseksi liittyvät tähän yleiseen kehitykseen? Seuraavassa on muutamia esimerkkejä:
- Itseraportointi ja -diagnoosi Tällä testausmenetelmällä yksilön on ensimmäiseksi tunnistettava se, että hänellä on lääketieteellistä hoitoa vaativia oireita, ilmoitettava diagnoosin suoritettavalle lääkärille ja jos diagnoosi osoittaa, että henkilöllä on tämä tietty sairaus eli COVID-19 (joista osa on vääriä positiivisia tai vääriä negatiivisia), henkilö eristetään. Ne, jotka ovat sairaita ja eivät tee itseilmoitusta, ovat vääriä negatiivisia. Ne, joilla tauti on diagnosoitu väärin, ovat vääriä positiivisia. Tyypillisesti tärkein hankaluus liittyy vääriin negatiivisiin itseraportoinnin takia: ihmiset, jotka ovat sairaita, mutta eivät ehkä tunnista sitä eivätkä ilmoita asiasta, ehkä siksi, että oireet ovat yleisiä/epäspesifisiä tai välittömästi hengenvaarallisia. Vaihtoehtoisesti yksilöt voivat epäillä, että heillä on tauti, mutta henkilökohtaisista, taloudellisista, sosiaalisista tai ammatillisista syistä eivät päätä tarkistuttaa itseään tai heille ei tarjota diagnoosin mahdollisuutta ja eristäytyä. (On muitakin kysymyksiä, kuten se, johtaako testattavaksi siirtyminen, testaaminen ja eristäminen uusiin tautitapauksiin, esimerkiksi infektioihin kuljetuksen aikana tai lääketieteellisissä tiloissa, ja kuinka onnistunut eristäminen on).
- Kontaktien jäljitys: Tällä testausmenetelmällä yksilöt, jotka ovat olleet yhteydessä diagnosoidun henkilön kanssa (itseilmoitus- ja diagnoosimenetelmän mukaisesti), tunnistetaan ja heihin otetaan yhteyttä. Heitä kehotetaan seuraamaan oireita tai eristäytymään suoraan. Vaikka he eivät olisi saaneet tartuntaa, heidän eristämistään (mukaan lukien monet ihmiset, jotka eivät ole tosiasiasiassa saaneet tartuntaa, toisin sanoen väärät positiiviset) käytetään epidemioiden katkaisemiseen.
- Sulkeminen ja eristäminen — Maantieteellisen yhteisön tunnistaminen: Tällä testausmenetelmällä kaikkia tartunnan saaneiden henkilöiden maantieteellisellä alueella asuvia tai oleskelevia yhteisön jäseniä pidetään tartunnansaaneina ja heidät eristetään. Tämä sisältää monia vääriä positiivisia ja voi pysäyttää epidemian.
- Naapuruston yleinen oireellinen testaus: Tällä testausmenetelmällä kaikki tartunnan saaneiden yksilöiden (maan)tieteellisen yhteisön alueella olevat henkilöt testataan edelleen oireiden varalta, kuten kuumeilu, joka saattaa liittyä tautiin, mutta voi liittyä myös muihin sairauksiin, ja heitä pidetään mahdollisesti tartunnan saaneina ja heidät eristetään. Tämän lähestymistavan etuna edeltävään — sulkemiseen ja eristämiseen — on se, että pienempi määrä yksilöitä pysyy eristettynä, mikä vähentää sosiaalisia kustannuksia. Etuna tarkempaan diagnoosiin nähden on, että paljon enemmän tartunnan saaneita ihmisiä eristetään. Tätä lähestymistapaa käytettiin menestyksekkäästi Ebola-epidemian torjuntaan Liberiassa ja Sierra Leonessa [1].
- Massiivinen spesifinen testaus: Näitä DNA-testejä tai muita spesifejä testausmenetelmiä sovelletaan laajasti väestöön, keskittyen ehkäpä tiettyyn maantieteelliseen alueeseen mahdollisten eristettävien taudinkantajien tunnistamiseksi. Jos testi on riittävän tarkka, ja sitä voidaan soveltaa riittävän laajasti, tämä lähestymistapa voi pysäyttää epidemian.
- Kohdennettu satunnainen näytteenotto: Näitä diagnostisia testejä tai DNA-testejä käytetään sellaisten populaatioiden yksilöihin, jotka ovat vahvasti toisiinsa linkittyneitä. Tällaisia ovat esimerkiksi suljetut yhteisöt, kuten vankilat, asuntolat, majoituslaitokset, hoitokodit, kuntoutuslaitokset, psykiatriset osastot, lääketieteelliset toimitilat, palvelukodit tai vanhainkodit. Jos tällaisissa tiloissa oleva tai vieraileva yksittäinen ihminen saa tartunnan, niin on pidettävä hyvin todennäköisenä, että monet ovat saaneet tartunnan. Tartuntaa on pidettävä lähtökohtana, vaikka heillä ei olisikaan oireita tai jos testitulokset olisivat olleet vääriä positiivisia. Nyt koko yhteisö voidaan eristää (yksilöinä eikä ryhmänä) lisätartuntojen estämiseksi.
Yleisemmin näemme, että mikä tahansa tapa määrittää eristettävät yksilöt, mukaan lukien oireiden testaus, maantieteellisen sijainnin testaus tai molekyylien testaus, joilla voidaan tunnistaa tartunnansaaneet, vaikka vääriä positiivisia tuloksia ilmaantuisi, ja riittävän pienellä määrällä vääriä negatiivisia epidemia voidaan pysäyttää.
Testauksen suorittamisen lisäksi avainkysymys on, kuinka aikaisin voimme selvittää, kuuluuko joku eristettäväksi katsottuun ryhmään, ja miten tämä vaikuttaa tartunnan saaneiden, tartuttavien ihmisten määrään. Jos heidät tunnistetaan ennen kuin he voivat tartuttaa muita tai he ovat vain hyvin vähän aikaa muita tartuttavia, se voi olla riittävän tehokas estämään infektiot ja lopulta epidemian. Aika, jona he ovat tarttuvia, on luonteeltaan samanlainen kuin väärät negatiiviset; se lisää tartunnan saaneiden ihmisten määrää ja vähentää epidemian pysäyttämiseen suunnattujen testien tehokkuutta. Tämä tekee testin varhaisesta ja nopeasta soveltamisesta — olipa se sitten oire-, maantiede- tai molekyyliperusteinen — olennaisen osan sitä, että onko testi tehokas epidemian pysäyttämiseksi ja kuinka moni ihminen sairastuu ja kuolee.
Kiinan Wuhanista alkunsa saaneen COVID-19 tapauksessa on olemassa erityinen DNA-testi, jossa käytetään nenä- tai kurkkupyyhkäisyä. Se voi tarjota riittävän nopean keinon tunnistaa tapauksia, vähentää dramaattisesti tartuntamääriä, jos positiivisen testituloksen saaneet eristetään. Testien suorittaminen kestää useita päiviä. Nopeampia kehitetään parhaillaan.
Epidemian alkuvaiheessa on kova raja testauskapasiteetille eli vain rajallinen ihmismäärä voidaan testata, ja yhteisöpohjaisen eristämisen tarve on välttämätöntä. Yhteisöpohjaista eristämistä käytetään Kiinassa huomattavan menestyksekkäästi ja tätä lähestymistapaa täydennettiin hyvin laajamittaisella kontaktien jäljityksellä (670 000 ihmistä) [2]. Myöhemmin Etelä-Koreassa, jossa sulkeminen ja eristäminen toteutettiin kansallisvaltion tasolla [3], tehtiin testausta huomattavasti laajemmassa mittakaavassa, mukaan lukien drive-in- testausasemilla [4]. Aivan äskettäin on saatu viitteitä siitä, että Etelä-Korean epidemia on hallinnassa [5].
Tällä hetkellä monissa paikoissa ympäri maailmaa, kuten Yhdysvalloissa, ei ole riittävästi testauskapasiteettia laajamittaisen testauksen toteuttamiseksi. Tämä rajoittaa kykyämme soveltaa tätä lähestymistapaa. Silti on periaatteessa mahdollista, että testi tuotetaan nopeasti ja edullisesti, ja sitä voidaan sitten soveltaa suuressa mittakaavassa tautitapausten tunnistamiseen. Tämä rajoittaa tarvetta käyttää muita lähestymistapoja, kuten erilaisia lukitus- ja sulkukeinoja. Kun suuri joukko testejä on saatavilla, massiivisella — suurtestauksella — niin epidemia saadaan halutusti pysähtymään.
Mitä pitäisi tehdä? Koronavirusepidemian hidastaminen tai pysäyttäminen voi edellyttää monitahoista lähestymistapaa. Henkilöiden, perheiden ja yhteisöjen on ryhdyttävä varotoimenpiteisiin välttääkseen yhteyksiä ja rajoittamalla heidän itsensä ja muiden tartuntojen todennäköisyyttä. Samaan aikaan terveysviranomaisten ja lääketieteellisten asiantuntijoiden olisi kasvatettava perustason testauskapasiteettia mahdollisimman nopeasti ja valmistauduttava toteuttamaan testausta eri maantieteellisillä alueilla. Jos mahdollista, yritykset tai kansalaisjärjestöt voivat myös tarjota testauspalveluita sopivissa paikoissa, jopa ovelta ovelle, kuten Kiinassa tehtiin epidemian häntäpäätä kohden siirryttäessä [6], tapausten nopeaksi tunnistamiseksi.
—
Viitteet
[1] How community response stopped ebola
[2] Report of the WHO-China Joint Mission on Coronavirus Disease 2019 (COVID-19)
[3] Daegu in Lockdown as Coronavirus Infections Soar
[4] South Korea pioneers coronavirus drive-through testing station
Suomennos Chen Shen ja Yaneer Bar-Yamin (Twitter) esseestä “Massive testing can stop the coronavirus outbreak”. Essee ilmestyi New England Complex Systems Instituten verkkosivuilla 6.3.2020.
Chen Shen työskentelee tutkijana New England Complex Systems Institutessa Bostonissa Yhdysvalloissa. Hän on opiskellut tietojenkäsittelytiedettä (insinööri) ja viestintää, kulttuuria ja teknologiaa (FM).
Yaneer Bar-Yam on fyysikko, järjestelmätieteilijä ja New England Complex Systems Instituten perustaja. Hän on erikoistunut monimutkaisten järjestelmien tutkimukseen ja tehnyt tutkimusta lukuisilla eri tieteenaloilla aina materiaalitieteistä neuraaliverkkoihin.
Kirjoituksen on suomentanut Thomas Brand (Twitter).
