Covidsmitta kunde mätas i utandningsprov
Det är möjligt att mäta spår av coronaviruset sars-cov-2 i partiklar som andats ut under bara en mycket kort stund. Det visar en ny studie från Göteborgs universitet. Mätningen gjordes framför allt med ett avancerat forskningsinstrument som utvecklats av samma forskargrupp.
Resultatet är publicerade i tidskriften Influenza and Other Respiratory Viruses. Mätningarna gjordes med forskningsinstrumentet Particles in Exhaled Air (PeXA), som utvecklats på Arbets- och miljömedicin på Sahlgrenska, samt med ett mindre handhållet instrument som kallas Breath Explor (BE).
Att smitta sprids med utandningsluften är välkänt, men nu visar forskarna att det räcker med ett fåtal andetag, för att påvisa spår av virus i mikroskopiskt små vätskedroppar från luftvägarna i utandningen, i alla fall tidigt i sjukdomsförloppet vid covid-19.
– Vi visar att det går att hitta aerosolpartiklar med virus-RNA tidigt i sjukdomsförloppet för covid-19. De partiklar vi detekterar är mycket små, under fem mikrometer i diameter, och vi fångar dem på bara några få andetag, säger Emilia Viklund, doktorand inom arbets- och miljömedicin och försteförfattare till studien.
Påverkan i små luftvägar
Tanken springer förstås snabbt iväg mot möjligheten att ersätta obehagliga pinnprov med smidiga utandningsprov. Det är dock att dra resultaten för långt, menar upphovskvinnan bakom mätinstrumentet PExA, professor Anna-Carin Olin:
– Luftvägsvirus som sars-cov-2 finns sannolikt i störst mängd i näsan och svalg, och det är lättast att ta prover från den slemhinnan för att detektera infektionen, säger Anna-Carin Olin och fortsätter:
– Däremot är metoden att mäta i utandningsluft mycket lovande för att studera hur viruset påverkar de små luftvägarna, och hur denna påverkan förändras under sjukdomsförloppet. Vi arbetar bland annat med studier om postcovid där vi använder metoden.
– Metoder att studera aerosolpartiklar kan vara ett bra komplement till de etablerade metoderna att mäta och övervaka covid-19. Överlag kan man säga att analys av utandningsluft har stor potential för att studera smittspridning och även för studier av virusets lokalisering i luftvägarna, säger Emilia Viklund.
Svårt rekrytera studiepersoner
Idén att försöka mäta virus och tecken på förändringar i de små luftvägarna med hjälp av instrumentet PExA kom redan tidigt under 2020, när pandemin var ett faktum. En utmaning har varit att rekrytera studiepersoner tidigt i sjukdomsförloppet, trots gott samarbete med studiens medförfattare professor Johan Westins forskargrupp (avdelningen för infektionssjukdomar).
I en inledande mindre studie med endast tio personer som genomfördes hösten 2020 var bara ett av proven positivt, vilket forskarna tror beror på att mätningen genomförts för sent i sjukdomsförloppet. I samarbete med Sahlgrenska Universitetssjukhuset, som tillät parallell mätning i samband med att anställda tog PCR-prover på sjukhusets tomter, gick det så småningom att inkludera fler personer, tidigare under insjuknandet. Dessa mätningar genomfördes våren 2021, på sjukvårdspersonal som just lämnat positivt PCR-prov för covid.
Tre olika tekniker användes för att samla in proverna: dels 20 normala andetag, dels en teknik där studiepersonen kort håller andan efter en riktigt djup utandning, och dels en teknik där studiepersonen också fick hosta tre gånger i instrumentet.
Extremt små prov
Forskningen visar föga förvånande att hosta genererade flest antal positiva utandningsprover (8/25), följt av djupandning (3/25) och vanlig andning (2/25), insamlat med PExA instrumentet. Två positiva aerosolprov från vanlig andning genererades även vid insamling med instrumentet Breath Explor, dock från andra individer jämfört PExA-fynden vid vanlig andning.
– Det räckte med omkring 100 miljoner mindre mängd prov i form av aerosolpartiklar jämfört med pinnprov för att detektera virus-RNA vid vanlig andning med PCR-analys, vilket överraskade oss. Även fynden från djupandningsmanövern var oväntat. Vätskedroppar som man andas ut efter djupandning bildas till stor del i de små luftvägarna, där det är känt att viruset kan göra stor skada. Det skulle därför vara spännande att vidare studera fynden i utandningsluften i relation till sjukdomsprogression, säger Anna-Carin Olin.
Fortsatt forskning
Den virusvariant som dominerade när undersökningar genomfördes var alfa, vars infektion ofta nådde längre ned i lungan jämfört med den nu dominerande omikron-varianten. Nya studier pågår som bland annat ska kasta ljus på hur komplementsystemet i små luftvägar aktiveras, om svaret ser annorlunda ut när virus förändras, och även de mer långsiktiga effekterna på små luftvägar vid post-covid.
Emilia Viklund är i grunden biomedicinsk analytiker, med fokus på fysiologiska undersökningar. Studien blir nu en del i hennes avhandling, som hon enligt plan ska försvara i början av sommaren. Även de andra delarbetena handlar om mätning av små partiklar med PExA och andra metoder för lungfunktionsmätningar, men då för rökning och astma.