Наука и медицина
Сегодня
Политика
Происшествия
Люди
Экономика
Следствие
Бизнес
Культура
Наука и медицина
О проекте
Редакция
Контакты
Размещение рекламы
Использование материалов
Поддержать проект
Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС 77 – 65733 выдано Роскомнадзором 20.05.2016.
В России признаны экстремистскими и запрещены организации «Национал-большевистская партия», «Свидетели Иеговы», «Армия воли народа», «Русский общенациональный союз», «Движение против нелегальной иммиграции», «Правый сектор», УНА-УНСО, УПА, «Тризуб им. Степана Бандеры», «Мизантропик дивижн», «Меджлис крымскотатарского народа», движение «Артподготовка», общероссийская политическая партия «Воля». Признаны террористическими и запрещены: «Движение Талибан», «Имарат Кавказ», «Исламское государство» (ИГ, ИГИЛ), Джебхад-ан-Нусра, «АУМ Синрике», «Братья-мусульмане», «Аль-Каида в странах исламского Магриба».
Лента новостей
Лента новостей
Новости – Наука и медицина
Русская планета

Мировые ученые разработали групповой способ тестирования COVID-19

Тест
Фото: Newsweek.com
Технологию предлагают использовать для проверки людей без симптомов коронавируса
Дмитрий Степнов
24 марта, 2021 14:39
6 мин

Учёные Марио Гуаррачино из Лаборатории алгоритмов и технологий анализа сетевых структур ВШЭ в Нижнем Новгороде, Юлиус Жилинскас и Алгирдас Ланчинскас из Вильнюсского университета предложили новый способ тестирования COVID-19.

Это групповой метод, который позволяет получать результаты до 13 раз быстрее по сравнению с индивидуальным тестированием каждой пробы.

Статья с результатами исследования опубликована в журнале Scientific Reports.

Пандемия COVID-19 уже затронула миллионы людей из более чем 200 стран. Стремительная экспансия вируса показала, как быстро могут распространяться подобные заболевания в современном глобализированном мире. В начале эпидемии, когда про вирус мало что было известно и вакцины еще не были разработаны, смягчить масштабы его распространения можно было только ограничив мобильность людей. Через карантин и изоляцию в той или иной форме прошли практически все люди во всём мире. Однако ограничительные меры можно сделать менее жёсткими и одновременно более эффективными, если быстро тестировать большие группы людей считают авторы статьи «Pooled testing with replication as a mass testing strategy for the COVID-19 pandemics».

Существующие тесты на COVID-19 используют РНК пациентов, полученную из орофарингеальных и назофарингеальных проб, которую с помощью ПЦР проверяют на наличие особых РНК-нитей, подтверждающих заражение COVID-19. Скорость такого тестирования ограничивается наличием реагентов, лабораторий и квалифицированных лаборантов.

Для ускорения тестирования и увеличения его охвата применяют метод группового тестирования, в котором пробы разбивают на группы и проверяют не индивидуально, а совместно. Пробы из групп, показавших положительный результат, затем проверяют по отдельности, чтобы выявить конкретных людей. Такой подход позволяет в 2 и более раз (в зависимости от распространенности заболевания) сократить необходимое количество тестов по сравнению с индивидуальным тестированием каждой пробы.

Для примера ученые приводят следующие расчеты: чтобы протестировать 96 людей с возможностью включать в одну группу до 12 проб для индивидуального тестирования понадобится 96 тестов. Для группового тестирования понадобится 8 тестов для 8 групп по 12 проб, а потом, в случае положительного результата одной группы, еще 12 тестов для индивидуального тестирования. В случае, когда положительный результат показали 2 или 3 группы нужно будет сделать 24 или 36 тестов соответственно. В сумме с первыми 8 тестами это даст сокращение тестов от 2 до 5 раз по сравнению с индивидуальным тестированием.

Исследователи считают, что количество тестов можно еще уменьшить, подобрав оптимальный размер групп с учётом общего количества проб и прогнозируемого числа заражённых. С увеличением числа заражённых возможность экономии тестов уменьшается, однако всё равно сохраняется на уровне 40% при заболеваемости 100 человек на 1000 протестированных и на уровне 18% при заболеваемости 200 человек на 1000 протестированных.

«Даже при высокой заболеваемости на уровне 10-20 процентов от всех протестированных использование OptReplica будет более эффективным, чем индивидуальное тестирование», - считает главный научный сотрудник Лаборатории алгоритмов и технологий анализа сетевых структур НИУ ВШЭ Марио Гуаррачино.

Существуют способы оптимизации группового тестирования, например, подбор оптимального размера группы, исходя из общего количества проб и предполагаемого уровня заболеваемости, или метод бинарного деления, в котором группа, показавшая положительный результат, делится пополам и тестируется заново до выявления конкретных положительных проб. Второй способ, однако, связан с большими затратами времени, что сильно снижает его привлекательность в условиях пандемии.

Помимо этого, для оптимизации группового тестирования используют метод репликации групп с транспозицией, когда после разбивки проб на группы исследователи формируют дополнительные проверочные группы из тех же проб и тестируют их вместе с основными. Это позволяет еще больше сократить количество тестов, а при низких уровнях заболеваемости - выявить положительные пробы в один этап, что существенно убыстряет тестирование.

Однако этот способ не позволяет экспериментировать с размерами групп для выявления оптимального размера группы в существующих условиях. Учёные из ВШЭ и Вильнюсского Университета предложили технологию OptReplica, которая заключается в использовании более сложного алгоритма распределения проб по основным и проверочным группам и позволяет сократить количество проверочных групп. Кроме того, алгоритм помогает вычислить оптимальный размер группы для имеющегося количества проб и предполагаемого уровня заболеваемости.

Авторы технологии провели экспериментальные исследования в выборках из 96 и 384 проб, по 100 рандомизированных исследований для каждого размера выборки, и сравнили эффективность репликации с транспозицией и эффективностью использования OptReplica для разных уровней заболеваемости. Исследования показали, при подборе оптимального размера групп использование OptReplica было более эффективно, чем использование репликации с транспонированием. При низком уровне заболеваемости использование OptReplica позволяло сократить количество тестов до 13 раз по сравнению с индивидуальным тестированием такого же количества людей.

Авторы новой технологии предлагают использовать её для тестирования людей без симптомов COVID-19 в регионах с предположительно низкой заболеваемостью, где она позволит выявлять заболевших максимально быстро и с минимальным количеством тестов и своевременно применять к ним карантинные меры для предотвращения распространения заболевания. В регионах с заболеваемостью больше 50 человек на 1000 протестированных авторы рекомендуют использовать другие методы репликации групп или тестирование без репликации.

Поделиться
поддержать проект
Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе
Маленькая чашка кофе
cup
200 ₽
Средняя чашка кофе
cup
300 ₽
Большая чашка кофе
cup
500 ₽
Большая чашка кофе и что-то вкусное
cup
900 ₽
Нажимая на кнопку «Поддержать», я принимаю пользовательское соглашение, политику конфиденциальности и подтверждаю свое гражданство РФ
Кто может поддержать проект?
Поддержать проект могут только граждане России. Поддержка осуществляется только в рублях. В соответствии с требованием закона.
6 мин
Лень сёрфить новости? Подпишись и БУДЬ В КУРСЕ