Test per le infezioni respiratorie: prepariamoci ad affrontare un futuro incerto

L’emergenza globale da COVID-19 ha provocato un cambiamento radicale nella gestione dei pazienti che si presentano con sintomi respiratori e/o simil-influenzali come febbre, malessere e mialgia. In passato, infatti, questa sintomatologia poteva essere ritenuta compatibile con un’infezione da virus influenzali o respiratori sinciziali; oggi, con la diagnosi differenziale, si sospetta spesso di SARS-CoV-2 nella diagnosi differenziale. Attualmente, un paziente con questa sintomatologia esegue un test rapido antigenico a casa, in una clinica locale o in ospedale. È tuttavia possibile che un’eventuale negatività a COVID-19 dia al paziente un falso senso di sicurezza, poiché i sintomi potrebbero essere causati da un’infezione seria come l’influenza.

SARS-CoV-2 ha determinato un cambiamento nell’approccio adottato dagli operatori sanitari verso i pazienti con sintomi respiratori e nella modalità in cui la popolazione reagisce a questa serie di sintomi. Questo articolo entra nel merito di questa evoluzione del panorama clinico e indaga su come le lezioni imparate dalle strategie di gestione dei focolai epidemici virali del passato abbiano contribuito a sviluppare test molecolari rapidi e accurati. Questi, non sono solo utili per la diagnosi di COVID-19, ma offrono anche soluzioni “a prova di variante” nel rilevamento di SARS-CoV-2, influenza A e B e di altri virus che potrebbero dare origine a una sintomatologia analoga.

Il peso delle infezioni delle vie respiratorie nel mondo

I virus respiratori hanno una lunga storia di impatto sulla salute umana, ma di rado hanno rivoluzionato il nostro stile di vita come SARS-CoV-2. L’uomo non è estraneo alla famiglia dei coronavirus e la maggior parte dei ceppi si limita a provocare disturbi lievi delle vie respiratorie superiori, come il comune raffreddore. Tuttavia, occasionalmente, emergono nuovi ceppi più letali, come MERS-CoV o SARS-CoV, o più trasmissibili, come nel caso di SARS-CoV-2.¹ Fortunatamente, la natura di questi virus è quella di adattarsi e diventare meno patogeni. Continueranno a emergere nuove varianti che si differenzieranno per grado trasmissibilità e gravità, ma con il passare del tempo è verosimile che i ceppi predominanti acquisiscano caratteristiche più affini a quelle degli altri coronavirus endemici in circolazione, associati a una sintomatologia più lieve. Parallelamente a questa naturale progressione, l’attuale programma di vaccinazioni e richiami, nonché l’immunità naturale risultante dalle infezioni, dovrebbero garantire livelli sempre maggiori di protezione dalla malattia grave. 

L’influenza ha seguito un’evoluzione simile, ma è tutt’oggi associata a un significativo tasso di mortalità e morbilità in tutto il mondo. I ceppi stagionali colpiscono milioni di persone ogni anno e sono responsabili di centinaia di migliaia di morti. Uno studio riporta un numero compreso tra i 290.000 ed i 650.000 decessi annuali causati da disturbi respiratori associati a virus influenzali fra il 1999 e il 2015.² Come tutti i virus, l’influenza evolve continuamente per sopravvivere e infettare con maggiore efficacia i propri ospiti. Talvolta si manifestano ceppi che scatenano un’emergenza sanitaria pubblica su larga scala, come il sottotipo H1N1 dell’influenza A, responsabile delle pandemie del 1918 e del 2009, di cui la prima ha causato circa 50 milioni di decessi in tutto il mondo.³

La rapida evoluzione di questi virus implica che anche gli strumenti diagnostici debbano continuamente adattarsi ed evolvere in modo tale da agevolare il personale medico nella gestione dei pazienti. Le conseguenze di una diagnosi errata possono essere serie e comprendere, ad esempio, terapie inefficaci in grado di dare luogo a sintomi più gravi e ad una progressione della malattia perché l’agente patogeno è sfuggito al trattamento.

La necessità di ottenere risultati rapidi, sensibili e definitivi è oggi ancora più urgente con l’avvento delle terapie antivirali, più efficaci se somministrate nelle prime fasi dell’infezione.

Progettare test diagnostici robusti

Le metodologie molecolari rimangono il gold standard per la diagnosi delle infezioni respiratorie in ambiente clinico. Per quanto riguarda COVID-19,⁴ i test antigenici rapidi sono efficaci nei pazienti sintomatici che presentano cariche virali alte, ma perdono di accuratezza quando il paziente è lontano dal picco di replicazione.⁵ Molti di questi pazienti si presentano in ospedale con complicanze infiammatorie a distanza di una settimana dall’esordio dei sintomi, generalmente con cariche virali basse, e possono risultare negativi ai test antigenici rapidi.

La progettazione e la realizzazione di test molecolari richiedono un processo complesso a più fasi che, in genere, ha origine da un’esigenza clinica irrisolta. Le aziende che operano nel settore diagnostico effettuano una valutazione delle aree di maggiore impatto, identificando test che possono supportare il personale medico, i microbiologi o gli specialisti di controllo delle infezioni nella formulazione di una diagnosi rapida e accurata. Tuttavia, il design di un test non si basa solamente sul parere di un’azienda. Per garantire che il test sviluppato risponda all’esigenza clinica specifica, viene istituito un gruppo multidisciplinare composto da personale medico, infermieristico, farmacisti, virologi, specialisti di salute pubblica e rappresentanti delle autorità regolatorie. Generalmente, servono anni per sviluppare un prodotto e lanciarlo sul mercato, a cominciare dal design del saggio iniziale, passando per la fase di ottimizzazione, per finire con il processo di convalida che ne dimostra l’accuratezza. I dati vengono quindi inviati a un ente normativo, come la FDA, e dopo l’approvazione può avere inizio il processo di produzione in condizioni rigorose di controllo qualità. Successivamente, il prodotto è reso disponibile ai laboratori e ad altre strutture sanitarie, in modo da cominciare a soddisfare l’esigenza clinica.

Questo processo articolato richiede necessariamente lo sviluppo di un prodotto in grado di superare la prova del tempo che, nel caso di molti virus, implica tenere conto delle continue variazioni ed evoluzioni del patogeno bersaglio. Per essere sempre un passo avanti alle malattie infettive, i test diagnostici devono soddisfare le esigenze cliniche di oggi e, soprattutto, le pressioni evolutive di domani. Se non disponiamo di dati sufficienti su un agente patogeno o non conosciamo a sufficienza una malattia, l’obiettivo perseguito potrebbe risultare inarrivabile. Per fortuna, nella maggior parte dei casi, le lezioni imparate dai focolai epidemici precedenti o da altri organismi possono essere utilizzate per agevolare lo sviluppo degli strumenti futuri.

Preparare i test molecolari per il futuro

I virus a RNA sono soggetti a una deriva genetica, che costituisce una parte della loro capacità di adattamento per la sopravvivenza. Si è assistito a questo fenomeno con l’emergere di varianti di SARS-CoV-2, ciascuna derivante da pressioni selettive in certe popolazioni o da variazioni insorgenti in regioni del virus non soggette alla selezione immunologica. Evoluzioni di questa portata conferiscono al virus un vantaggio di sopravvivenza e possono complicare il rilevamento se i test non vengono sviluppati nell’ottica di un adattamento alla variazione.

Questo problema è stato riscontrato durante la pandemia di influenza del 2009, quando furono sviluppati test per un singolo bersaglio antigenico, che successivamente subì una deriva. Molte aziende del settore diagnostico faticarono a stare al passo con questo focolaio epidemico e la sensibilità dei test antigenici rapidi precipitò a causa delle variazioni nella proteina bersaglio, motivo per il quale in molti pazienti l’infezione non fu diagnosticata.⁷ Fra il 2009 e il 2010, le scarse prestazioni dei test diagnostici per il rilevamento dell’influenza indussero i centri statunitensi per la prevenzione e il controllo delle malattie (CDC) a raccomandare di evitarne l’uso.⁸ Ci sarà sempre una piccola percentuale di variazione all’interno di un singolo bersaglio e un certo numero di casi riuscirà a sfuggire al rilevamento. Purtroppo è difficile prevedere quando e dove avverrà la variazione genetica e con quale rapidità si produrranno tali variazioni, pertanto le metodologie diagnostiche devono tenere conto di questi fattori.

Imparando dall’esperienza del focolaio epidemico di H1N1, Cepheid ha sviluppato un test che copre vari bersagli indipendenti e conservati di influenza A, riducendo le probabilità che ceppi di influenza futuri possano sfuggire al rilevamento. Il saggio è stato sviluppato in modo da rilevare non solo l’influenza stagionale, ma anche futuri ceppi influenzali a potenziale pandemico, come H5N1, H7N9 e influenza aviaria, nonché il virus respiratorio sinciziale (RSV), offrendo una soluzione di screening più completa per una gestione del paziente più efficace.

Questo know-how tecnologico unito all’esperienza si è rivelato cruciale quando è emerso SARS-CoV-2 e ha accelerato lo sviluppo del test Xpert® Xpress CoV-2/Flu/RSVplus, che offre un’opzione di screening combinata per SARS-CoV-2, RSV, influenza A e influenza B in un’unica cartuccia autonoma per il sistema GeneXpert®. Questa soluzione è funzionale a una diagnosi rapida in pazienti che presentano sintomi aspecifici alle vie respiratorie superiori o quando il personale medico sospetta la presenza di uno di questi patogeni, offrendo un iter più chiaro ai fini di una gestione rapida del paziente.

Per ridurre al minimo il numero di varianti che potrebbero sfuggire al rilevamento, questo test comprende vari bersagli per ogni singolo virus.

Questo metodo offre un’accuratezza paragonabile a quella dei test eseguiti nei laboratori di riferimento, ma può essere implementata near patient. Aiuta a evitare i risultati falsi negativi ed è progettato per continuare a essere efficace in futuro, assicurando che i pazienti colpiti ricevano l’attenzione medica o la consulenza di cui hanno bisogno. L’elevata sensibilità aiuta non solo a migliorare la cura del singolo paziente, ma anche a evitare che gli individui diffondano involontariamente l’infezione, mettendo potenzialmente a rischio altre persone e aggravando ulteriormente le pressioni sui servizi di sanità pubblica.

Realizzare test molecolari duraturi

Non possiamo permetterci di arrivare impreparati alla prossima pandemia, ritrovandoci a sviluppare un nuovo test da zero con un approccio reattivo alla comparsa di un nuovo patogeno. La robusta tecnologia e l’approccio predittivo alla diagnostica molecolare saranno la base per la realizzazione degli strumenti con cui combatteremo un potenziale SARS-CoV-3 o qualunque altro patogeno. L’obiettivo delle aziende di diagnostica è sviluppare test molecolari in grado di offrire la più ampia copertura possibile, che consenta di garantire la capacità di riconoscere sia i ceppi in circolazione sia i ceppi futuri. Questo aiuterà a rendere i nostri servizi sanitari quanto più possibile “a prova di pandemia” per soddisfare le esigenze future.

Avendo a disposizione test pronti (o in corso di sviluppo) per rilevare il prossimo patogeno, potremo anticiparne l’utilizzo su larga scala per agevolare la messa in atto delle misure di controllo delle infezioni. Uno studio sui servizi sanitari tedeschi ha riportato che circa il 20% dei casi di SARS-CoV-2 al 21 settembre 2021 era associato a focolai epidemici, di cui l’1% in ospedali e il 4% in strutture sanitarie di lungodegenza.⁹ I servizi sanitari erano già sotto enorme pressione a causa dell’aumento dei ricoveri e i focolai epidemici hanno aggravato ulteriormente il problema. Inoltre, le infezioni in questi ambienti si diffondono generalmente in maniera sproporzionata fra i più anziani e i vulnerabili, generando spesso esiti negativi.⁹

È interessante notare che i focolai epidemici nelle strutture sanitarie si sono sviluppati principalmente durante la prima e la seconda ondata della pandemia, prima della diffusione dei vaccini.⁹ Come abbiamo visto, quando gli interventi farmacologici hanno cominciato a produrre i primi effetti, il tasso di morbilità e mortalità è diminuito. Se lo stesso accadrà per i patogeni futuri, le procedure di controllo delle infezioni, come test molecolari accurati e rapidi, potrebbero dimostrarsi fondamentali nella gestione dei focolai epidemici fino a quando lo sviluppo di vaccini e farmaci non avrà un impatto. Questo potrebbe implicare l’esecuzione di test in massa sia sui pazienti sia sul personale sanitario per identificare i casi più precocemente, contribuendo a migliorare gli esiti e a mantenere un ambiente ospedaliero protetto.

Conclusione

La strategia di progettazione di test per il futuro è parte integrante della pipeline di sviluppo dei prodotti Cepheid. L’azienda ha adottato gli stessi principi appresi da altre malattie emergenti, come tubercolosi multifarmaco-resistente, influenza, Ebola, mpox e infezioni correlate all’assistenza sanitaria, e li sta applicando in modo trasversale, implementando al contempo tecnologie innovative focalizzate sulla preparazione alle pandemie del futuro.

Pubblicato originariamente 9/.2022