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핵심 사항
- 연구원들은 COVID-19를 감지하기 위해 음주 측정기와 같은 장치를 탐색하고 있습니다.
- 이 장치는 호흡 중 휘발성 유기 화합물 (VOC)을 기반으로 "COVID 시그니처"를 구별하도록 훈련되었습니다.
- 호흡 검사는 미래에 잠재적으로 혼잡 한 장소에서 바이러스 검사의 장소가 될 수 있습니다.
며칠이 걸릴 수있는 과정 인 코로나 바이러스에 양성 반응을 보 였는지 확인하기 위해 기다리는 것만 큼 실망스러운 것은 처음에 테스트를 견디는 것일 수 있습니다. 가장 흔한 COVID-19 검사는 코와 목 뒤에서 분비물을 수집하기 위해 콧 구멍에 긴 면봉을 사용하는 것입니다. 그러나 연구자들은 더 쉬운 방법을 개발하고 있습니다. 술을 마시기 위해 호흡을 테스트하는 것과 같을 수 있습니다.
스탠포드 대학의 전염병 펠로우 인 Makeda Robinson, MD, PhD는 Verywell에 이렇게 말합니다. "바이러스와 바이러스에 감염된 세포가 이러한 휘발성 유기 화합물 또는 VOC를 호흡으로 방출 할 수 있다는 사실이 이전에 밝혀졌습니다."
연구원들은 COVID-19를 유발하는 바이러스 인 SARS-CoV-2의 존재를 빠르게 감지하기 위해 음주 측정기와 같은 장치에 대한 소규모 초기 연구를 개발하고 수행했습니다. 연구 결과는 최근에 발표되었습니다.ACS Nano, American Chemical Society의 간행물입니다.
작동 원리
이 장치에는 VOC에 민감한 분자에 연결된 나노 물질로 만들어진 센서가 있습니다. 호흡의 VOC가 센서와 상호 작용하면 전기 저항이 변화하여 패턴이 생성됩니다. 연구진은 기계 학습을 사용하여 숨을 내쉬는 주요 차이점을 인식하고 전기 저항 신호를 기반으로 COVID-19 신호를 식별하도록 센서를 훈련 시켰습니다.
센서가 가능한 COVID-19 서명을 인식하도록 훈련시키기 위해 연구원들은 COVID-19가 확인 된 49 명의 환자, 건강한 사람 58 명, COVID가 아닌 폐 감염 환자 33 명의 세 그룹을 참여 시켰습니다. 각 참가자는 몇 초 동안 프로토 타입을 보았습니다.다음으로 연구원들은 프로토 타입의 잠재적 인 COVID 서명이 정확한지 확인해야했기 때문에 소수의 참가자 140 명을 대상으로 장치를 테스트했습니다.
정확합니까?
COVID-19 사례를 건강한 개인의 대조군과 구별 한 결과 기기의 정확도는 76 %였습니다. 이 센서는 COVID-19 환자와 다른 유형의 폐 감염으로 진단 된 환자를 95 % 정확도로, 회복 된 환자와 아픈 COVID-19 환자를 88 % 정확도로 구분했습니다.
Palladium의 전염병 학자이자 글로벌 보건 책임자 인 Farley Cleghorn, MD, MPH는 "모두 개발 곡선의 왼쪽에 있습니다."라고 말합니다. “첫 번째 보고서입니다. 유망한 데이터를 보여 주지만 저자들조차도 더 큰 연구가 필요하다고 말합니다.”
이 테스트는 COVID-19 감염과 건강한 피험자 사이에서 가장 정확하지 않았습니다. 이 연구는 많은 오탐을 기록했으며, 이는 의료 서비스 사용을 증가시키고 불필요하게 과부하에 기여할 수 있다고 Robinson은 말합니다. 그러나 오탐은 감염된 사람을 실종하는 것보다 덜 우려 할 수 있습니다.
"누군가 무의식적으로 [COVID-19]에 걸렸고 비행기를 타거나 직장으로 돌아 간다면 이제 많은 사람들이 이에 노출되고 있습니다."라고 Robinson은 말합니다.
이것이 당신에게 의미하는 것
앞으로 COVID-19에 대한 음주 측정기와 같은 테스트를 할 수 있습니다. 그러나 현재 미국 식품의 약국 (FDA)에서 응급 사용 허가 (EAU)를 승인 한 테스트 방법 만 결과를 제공 할 수 있습니다.
이 테스트는 게이지 개선에 도움이 될 수 있습니다
로빈슨은 센서가 COVID-19에 걸린 환자와 회복 된 환자를 어느 정도 구분할 수 있다는 사실에 특히 흥미가 있다고 말합니다.
"시간이 지남에 따라 사람들이 어떻게 개선되는지 또는 개선되지 않는지에 대해 더 많이 알려줄 수 있습니다."라고 그녀는 말합니다. "이렇게 할 수 있을지는 확실하지 않지만 가능성이 있다고 생각합니다."
초기 연구의 한계는 연령, 성별, 민족성, 동반 질환, 심지어 검사가 시행되는 장소와 같은 많은 요인을 고려하지 않는다는 것입니다. Robinson은“이것은 중국 우한에서 수행 된 소규모 연구입니다. 따라서 좀 더 동질적인 환자 집단에서 수행되었습니다.”라고 Robinson은 말합니다. "우리는 그 지역의 COVID-19 숨결이 다른 지역과 비슷할지 모르겠습니다."
Makeda Robinson, MD, PhD
우리는 계속 진화 할 수 있습니다. 이 테스트는 실제로 시간이 지남에 따라 계속 좋아질 수 있습니다.
— Makeda Robinson, MD, PhD그러나 센서는 이러한 요인을 설명하도록 훈련 될 수 있습니다. Robinson은 "그것이 정말 기계 학습의 약속이라고 생각합니다. 우리는 계속 발전 할 수 있습니다.이 테스트는 실제로 시간이 지남에 따라 계속 향상 될 수 있습니다."
면봉에 대한 환영 대안
SARS-CoV-2에 대한 더 나은 검사 방법, 특히 두려운 비 인두 면봉보다 덜 침습적 인 옵션이 여전히 필요합니다.
미네소타 대학 공중 보건 대학원 부교수 인 Rebecca Wurtz, MD, MPH는“매우 불쾌합니다. "정말 제대로 얻은 경우 면봉을 뒤쪽으로 끝까지 밀어 넣은 다음 5 번 빙빙 돌려야합니다."
Wurtz는 이에 대한 연구를 본 적이 없지만, 특히 실제로 면봉을 직접 관리하는 특정 드라이브 업 테스트 사이트에서 수집 오류를 의심한다고 말합니다. “나는 통제 된 환경에서도 표본을 채취하는 많은 실험실 기술자와 간호사, 그리고 다른 사람들이 그 면봉을 뒤로 밀고 그러한 불편 함을 유발하는 것을 두려워한다고 생각합니다.”라고 그녀는 말합니다.
미국 식품의 약국 (FDA)은 186 개의 분자, 40 개의 항체 및 4 개의 항원 검사를 포함하여 230 개의 COVID-19 검사에 비상 사용 허가 (EAU)를 부여했습니다. 개발중인 호흡 테스트는 이러한 범주에 속하지 않습니다.
Robinson은 혁신 테스트에 대해“이 두 번째 물결이있었습니다. “다른 표본 유형이 실제로 비슷한 정확도를 가질 수 있다는 더 많은 정보를 얻었습니다. 이제 우리는 '이것이 최선의 유일한 방법인가?'라고 자문 해 보았습니다.”
샘플 수집은 전투의 절반에 불과합니다. 새롭고 혁신적인 실험실 방법이 작동 중이지만이 대유행의 표준은 역전사 효소 중합 효소 연쇄 반응 (RT-qPCR) 테스트였습니다. FDA에 따르면 PCR은 실험실의 화학 물질 및 기계와 관련된 복잡하고 시간이 많이 걸리는 프로세스입니다. 테스트를 시작하기 전에 샘플이 종종 대기열에서 대기하는 적절한 실험실로 배송되어야합니다.
Cleghorn은 실험실이 단순히 백업되었다고 말합니다. 그는 약 한 달 전에 무료 COVID-19 테스트 사이트에 갔다고 Verywell에 말합니다. 해당 사이트의 결과에 대한 처리 시간은 약 10 일이었습니다. 그 당시 그는 사람들이 "누군가 코로나 바이러스에 양성이거나 노출되었을 때 필요한 모든 적절한 역학 통제 조치를 수행 할 수있는 창을 놓칠 수 있습니다"라고 말합니다.
결과에 대한 긴 처리 시간은 전문가들과 관련이 있습니다. 특히 테스트 양성률은 미국의 많은 지역에서 여전히 높고 감기 및 독감 시즌이 시작될 예정입니다. 클 레그혼은 지난 5 월 세계 보건기구 (WHO)가 발표 한 COVID-19 벤치 마크를 인용하며“관할권 별 양성률은 5 % 미만이 될 것을 권장합니다. .”
Cleghorn은 이러한 통계를 통해“다른 테스트에 대한 관심이 훨씬 높아졌습니다. 그래서 항체 검사, 항원 검사, 비 PCR 검사 등 우리가 겪고있는 부담을 덜어 줄 모든 것을 개발하기 위해 엄청난 노력을 기울이고 있습니다. "
호흡 검사의 사용 사례
그렇다면 가까운 장래에 우리 모두가“COVID 숨결”검사를 받게 될까요? "검사 자체는 알코올 검사를위한 음주 측정기와 매우 유사합니다."라고 Robinson은 연구에서 언급 한 프로토 타입에 대해 말합니다. "그리고 알코올이나 에탄올은 VOC입니다."
사용이 간편하기 때문에 호흡 검사는 진입 점 검사에 유용한 도구가 될 수 있다고 Robinson은 덧붙입니다. 현재 학교, 클리닉, 사무실과 같은 많은 장소에서 체온 검사를 수행하고 개인에게 증상에 대해 질문합니다. “이런 진단 테스트에는 실질적인 틈새가 있다고 생각합니다. 추가 인력이 거의 필요하지 않고 처리 시간이 너무 빠르기 때문입니다.”라고 그녀는 말합니다. "우리는 학교 재개를 통해 많은 타격을 입거나 놓쳤습니다."
가설 적으로 음주 측정기는 학교 관리자가 학생을보다 정확하고 효율적으로 선별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그리고 그러한 테스트는 영화관이나 스포츠 행사에서도 사용될 수 있습니다. Wurtz는“민감도와 특이도를 개선해야하지만 현재 우리가 받고있는 검사의 민감도와 특이도는 그리 좋지 않으며 시간과 지연이 중요합니다”라고 말합니다.
음주 측정기와 같은 프로토 타입은 센서에 금 나노 입자를 사용하며 Robinson에게는 몇 가지 질문이 있습니다. "이 테스트는 얼마나 비쌉니까?" 그녀는 말한다. “이러한 센서는 얼마나 자주 교체해야합니까? 이와 같은 테스트를 매우 높은 수준으로 확장 할 수 있습니까? 이것이 지속 가능한 솔루션인지에 대한 질문이 있습니다.”
Wurtz는 학교 나 직장, 콘서트에 가기 전에 COVID-19 음주 측정기를 복용할지 여부를 말하기에는 너무 이르다는 데 동의합니다. "나는 이러한 일에 너무 흥분하지 않습니다."라고 그녀는 말합니다. "하지만 탐험 영역 으로서는 유망한 영역이라고 생각합니다."