Giá trị của những xét nghiệm chẩn đoán SARS-COV-2/COVID-19

Báo cáo của Hội nghị Thượng đỉnh Quốc tế COVID-19 của Hội Vi sinh Hoa Kỳ

Patel R, Babady E, Theel ES, Storch GA, Pinsky BA, St. George K, Smith TC, Bertuzzi S 2020. Report from the American Society for Microbiology COVID-19 International Summit, 23 March 2020: Value of Diagnostic Testing for SARS–CoV-2/COVID-19. 9. mBio 11:e00722-20. https://doi.org/10.1128/mBio.00722-20.

Khi bước vào giai đoạn dịch tễ thứ hai của đại dịch COVID-19, cùng với việc xét nghiệm chẩn đoán SARS–CoV-2 ngày càng sẵn có (mặc dù ở một số vùng vẫn còn hạn chế và/hoặc chậm), thì chúng ta lại phải đối mặt với những câu hỏi và những thách thức mới nảy sinh liên quan đến chủng virus mới này. Khi nào thì xét nghiệm? Ai sẽ được xét nghiệm? Xét nghiệm bao lâu một lần? Và khi có kết quả xét nghiệm thì chúng ta sẽ phải làm gì? Vì SARS–CoV-2 là một chủng virus mới nên có rất ít bằng chứng định hướng hướng dẫn cho việc sử dụng xét nghiệm và trong công tác chẩn đoán (1). Có một số điểm cốt lõi cần phải đề cập đến trước khi bắt đầu trả lời các câu hỏi này, cụ thể là hiện nay đang có những loại xét nghiệm nào và trong hoàn cảnh nào thì các xét nghiệm này trở nên hữu dụng? Hiểu được vấn đề trung tâm này sẽ giúp hướng dẫn việc sử dụng xét nghiệm ở các tầm mức địa phương, vùng, tiểu bang và quốc gia. Trong bài viết này chúng tôi giải thích một số loại xét nghiệm sẵn có và chúng có thể có ích như thế nào khi đối mặt với một tình trạng không có tiền lệ và thay đổi nhanh chóng như hiện nay. Có hai loại xét nghiệm SARS–CoV-2 chính: xét nghiệm phát hiện chính bản thân virus và xét nghiệm khảo sát đáp ứng của cơ thể ký chủ đối với sự xâm nhập của virus. Mỗi một nhóm sẽ được trình bày riêng trong các phần sau.

Chúng ta cần phải thành thật nhìn nhận rằng chúng ta đang phải đối mặt với:

Một loại virus mới
Một đại dịch chưa từng có trong thời hiện đại, và
Chúng ta đang dò dẫm bước vào một lãnh thổ chưa hề có tên trên bản đồ.

Với những tâm niệm đó trong đầu, trong bối cảnh không có một trị liệu lẫn vaccine nào tỏ ra hiệu quả thì các xét nghiệm chẩn đoán chúng ta đang có trong tay lại trở thành những công cụ đặc biệt quan trọng trong điều trị bệnh nhân và có thể giúp cứu mạng người thông qua việc hạn chế sự lan tràn của SARS–CoV-2. Vậy xét nghiệm nào là xét nghiệm phù hợp, cho ai và khi nào?

Đặt ra giả thiết là nếu toàn bộ dân số thế giới được xét nghiệm cùng một lúc với một xét nghiệm có độ nhạy lẫn độ đặc hiệu đều đạt 100% (dĩ nhiên điều này là phi thực tế), chúng ta có thể phát hiện tất cả những cá thể bị nhiễm và sẽ phân loại những người này thành không triệu chứng, có triệu chứng nhẹ hoặc trung bình và có triệu chứng nặng. Những bệnh nhân không triệu chứng, có triệu chứng nhẹ hoặc trung bình sẽ được cách ly nhằm tránh phát tán virus và những người có triệu chứng nặng sẽ được cách ly và điều trị tại các cơ sở y tế. Công tác truy vết tiền sử tiếp xúc sẽ được thực hiện để tìm kiếm những cá nhân đang trong thời kỳ ủ bệnh dựa vào sự phơi nhiễm. Hoặc theo một cách khác, chúng ta có thể xét nghiệm đáp ứng của ký chủ. Và một lần nữa, chúng ta cũng phải giả định rằng xét nghiệm này có độ nhạy lẫn độ đặc hiệu đều 100%. Một xét nghiệm như vậy có thể phát hiện được những người đã từng phơi nhiễm với SARS–CoV-2 và chúng ta có thể phân nhóm những người nào đã có miễn dịch với virus (tuy nhiên cho đến hiện nay chúng ta không biết có một đáp ứng miễn dịch như vậy hay không) sẽ được tuyển chọn đưa vào làm việc ở những cơ sở có người nhiễm hoặc có nguy cơ nhiễm cao (ví dụ như bệnh nhân nặng trong các bệnh viện). Nếu không có những người miễn dịch như vậy thì công việc sẽ tiềm ẩn nhiều nguy cơ như hiện nay. Điều không may là những gì nêu trên chỉ là một tình huống giả định phi thực tế.

Tuy vậy, sử dụng tình huống giả định lý tưởng này làm nền tảng định hướng, chúng ta có thể cân nhắc một cách cẩn trọng những xét nghiệm không hoàn hảo mà chúng ta đang có trong tay để dịch chuyển thực tế đang diễn ra hiện nay theo hướng gần với tình huống giả định lý tưởng hơn, đặc biệt là khi chúng ta chưa có trong tay vaccine và chiến lược điều trị hiệu quả.

Mặc dù virus có thể cấy được nhưng việc nuôi cấy virus nguy hiểm và không được thực hiện thường quy trong các phòng xét nghiệm lâm sàng. Việc phát hiện kháng nguyên virus về mặc lý thuyết là có thể thực hiện được nhưng cho đến nay, tiếp cận này không phải là tiếp cận hàng đầu. Tuy vậy, những chuyên gia tham dự hội nghị thượng đỉnh này cho rằng đây là hướng đi cần được đầu tư nghiên cứu sâu hơn.

XÉT NGHIỆM NHÓM 1: PHÁT HIỆN RNA CỦA VIRUS

Hầu hết các xét nghiệm sử dụng để phát hiện trực tiếp SARS–CoV-2 đều dựa trên nguyên tắc phát hiện RNA của virus thông qua việc khuếch đại nucleic acid bằng kỹ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction). Một lưu ý quan trọng là bệnh phẩm nào sẽ được sử dụng để phát hiện RNA của virus. Loại bệnh phẩm thường sử dụng nhất để xét nghiệm phát hiện RNA của virus là bệnh phẩm ngoáy dịch mũi hầu và/hoặc họng hầu. Dịch mũi hầu được xem là có độ nhạy cao hơn dịch họng hầu (2). Nếu lấy cả hai thì nên gộp chung hai bệnh phẩm xét nghiệm đồng thời để tiết kiệm thuốc thử. Hiện nay việc ngoáy họng chỉ được thực hiện bởi nhân viên y tế nhưng có bằng chứng cho thấy bệnh nhân hoặc ba mẹ bệnh nhân (trẻ em) cũng có thể thực hiện việc lấy mẫu này (3,4). Sau khi lấy, mẫu sẽ được đặt trong dung dịch để phóng thích virus/RNA virus từ tăm bông ngoáy vào trong dung dịch. Sau đó, RNA của virus sẽ được chiết tách từ dung dịch này và rồi được khuếch đại, ví dụ bằng PCR phiên mã ngược (reverse transcription-PCR).

Ở bệnh nhân có viêm phổi thì bên cạnh dịch tiết mũi hầu hay họng hầu thì bệnh phẩm còn có thể thu thập từ dịch tiết đường hô hấp dưới như đàm và dịch rửa phế quản. Không nên cho rằng các loại bệnh phẩm này (bệnh phẩm ngoáy dịch hầu họng, đàm, dịch rửa phế quản) sẽ có khả năng phát hiện SARS–CoV-2 như nhau. Tỉ lệ phát hiện virus trong mỗi loại bệnh phẩm thay đổi tùy từng bệnh nhân và thay đổi theo thời gian bệnh trên cùng một người. Đơn cử, một số bệnh nhân âm tính khi khảo sát dịch mũi họng hầu nhưng lại dương tính khi lấy mẫu từ đường hô hấp dưới (5). Cũng chính vì lý do đó mà độ nhạy lâm sàng thực sự của các xét nghiệm này không biết rõ (và chắc chắn là không thể đạt 100% như tình huống giả định lý tưởng). Một xét nghiệm âm tính cũng không thể khẳng định chắc chắn rằng cá thể đó không bị nhiễm SARS–CoV-2. Ngược lại, khi xét nghiệm dương tính thì khả năng đúng là khá cao mặc dù việc xử lý mẫu để đưa vào xét nghiệm (ví dụ như mẫu được lấy bởi một nhân viên bị nhiễm hoặc có sự nhiễm chéo giữa các mẫu hoặc bản thân nhân viên phòng xét nghiệm thực hiện xét nghiệm này cũng đã bị nhiễm đều có thể có nguy cơ gây dương tính giả. Chúng ta cũng nên hiểu rằng RNA của virus không phải luôn đồng nghĩa với virus sống và vì vậy việc phát hiện RNA của virus không nhất thiết cho biết người được xét nghiệm đó sẽ phát tán virus. Như vậy, các xét nghiệm dựa trên phát hiện RNA của virus là xét nghiệm tốt nhất mà chúng ta có trong bệnh cảnh cấp tính.

Cũng cần có một lưu ý quan trọng là độ chính xác của xét nghiệm phụ thuộc vào chất lượng của mẫu bệnh phẩm cho nên việc tối cần thiết là phải lấy mẫu đúng (và an toàn). Xét nghiệm bệnh nhân SARS–CoV-2 giúp phát hiện những người bị nhiễm và điều này giúp cho việc xử trí từng bệnh nhân cụ thể cũng như trong việc thực hiện các chiến lược giảm thiểu lây lan trong các cơ sở y tế và trong cộng đồng.

Có rất nhiều câu hỏi, thách thức, mâu thuẫn xung quanh việc xét nghiệm RNA của virus vẫn chưa được giải quyết thỏa đáng. RNA của virus có thể thoái biến theo thời gian. Có những quan ngại rằng việc lấy mẫu xét nghiệm rộng rãi sẽ làm cạn kiệt nguồn dự trữ dụng cụ phòng hộ cá nhân vốn rất quan trọng trong việc điều trị bệnh nhân nhiễm thực sự. Cần phải cân nhắc các chiến lược thay thế trong lấy mẫu bao gồm lấy mẫu tại nhà do nhân viên y tế hoặc do bệnh nhân tự thực hiện (hoặc cha mẹ của bệnh nhân nhỏ tuổi thực hiện cho con em mình); việc sử dụng bệnh phẩm từ dịch phết họng hoặc dịch mũi (nếu các bệnh phẩm này cho thấy có kết quả tương tự như dịch ngoáy mũi hầu). Lây nhiễm cho nhân viên y tế trong các cơ sở y tế, các cơ sở chăm sóc dài hạn là một vấn đề cần được ưu tiên hàng đầu trong chiến lược xét nghiệm. Việc ưu tiên thực hiện xét nghiệm cho các bệnh nhân nghi ngờ nhiễm SARS–CoV-2 đang được điều trị trong các cơ sở y tế và cho các nhân viên y tế đóng vai trò sống còn trong phản ứng với đại dịch. Các đối tượng ưu tiên này bao gồm nhân viên y tế, các nhân viên y tế công cộng và các lãnh đạo thiết yếu khác của cộng đồng. Về mặt lý thuyết thì cần cân nhắc xét nghiệm cho bất kỳ người nào có triệu chứng nghi ngờ bị COVID-19 vì việc xét nghiệm rộng rãi như vậy giúp phát hiện người bị nhiễm và cho phép kiểm soát tốt hơn sự lây lan. Vì SARS–CoV-2 có thể nhiễm bất kỳ người nào và có thể lây lan trước khi xuất hiện triệu chứng hoặc người nhiễm không bao giờ xuất hiện triệu chứng nên việc xét nghiệm cả người không triệu chúng cũng có thể đặt ra. Tuy nhiên có điều không may là cho đến thời điểm này chúng ta không biết nhiều về việc phát hiện RNA của virus ở người không triệu chứng và một chiến lược xét nghiệm rộng rãi như vậy có thể làm tăng gánh nặng và làm cạn kiệt nguồn tài nguyên hiện có.

Một số liệu pháp điều trị trong tương lai có thể có hiệu quả nếu được thực hiện sớm và điều này cũng đòi hỏi xét nghiệm SARS–CoV-2 càng sớm càng tốt để tối ưu hóa hiệu lực điều trị. Với mỗi bệnh nhân thì cần thực hiện bao nhiêu xét nghiệm và loại xét nghiệm nào phù hợp nhất (để chẩn đoán xác định nếu một xét nghiệm đã âm tính và sau đó xác định bệnh nhân đã hết virus nhằm chấm dứt cách ly) vẫn là câu hỏi mở.

Khi có nhiều xét nghiệm SARS–CoV-2 xuất hiện thì các thách thức mới cũng xuất hiện bao gồm:

Nhu cầu nắm vững các đặc tính về năng lực chẩn đoán của các loại xét nghiệm khác nhau (ví dụ độ nhạy và độ đặc hiệu) và năng lực của mỗi loại xét nghiệm trên các loại bệnh phẩm khác nhau.

Tối ưu hóa xét nghiệm so với thiết kế ban đầu (nhiều đích thay vì một đích) nhằm tiết kiệm sử dụng thuốc thử trong khi vẫn đạt được các đặc tính năng lực chẩn đoán của xét nghiệm.

Theo dõi năng lực của xét nghiệm theo thời gian vì chúng ta đều biết virus có khả năng đột biến.

Thách thức thứ ba có thể giải quyết được thông qua việc giải trình tự lập lại sau một thời gian nhất định để phát hiện những thay đổi ở các vùng gắn của mồi vì những thay đổi này sẽ làm thay đổi năng lực chẩn đoán của các xét nghiệm phát hiện RNA của virus. Giải trình tự định kỳ cũng giúp phát hiện sự tiến hóa của virus. Mặt khác, khi có nhiều loại xét nghiệm xuất hiện trên thì trường thì việc rút ngắn thời gian trả kết quả sẽ luôn đóng vai trò cốt lõi trong xử trí bệnh nhân lẫn nhân viên y tế.

Phát triển các xét nghiệm chẩn đoán nhanh tại giường bệnh hiện nay còn đang khiếm khuyết và cần phải được xem là một ưu tiên. Xét nghiệm tải lượng virus cũng có thể có ích trong theo dõi sự hồi phục, đáp ứng với điều trị và/hoặc mức độ lây nhiễm. Các xét nghiệm chẩn đoán dựa trên RNA hiện nay chủ yếu là định tính và cho dù chúng có thể được hiệu chỉnh để cung cấp thông tin về tải lượng virus nhưng hiện nay vẫn chưa có một quy trình chuẩn nào về việc này. Đáng lưu ý là cho đến nay vẫn chưa có một ngưỡng nào trong diễn dịch tải lượng virus được thiết lập.

Mặc dù có nhiều xét nghiệm được tung ra nhưng nhu cầu cực lớn cũng gây nên thách thức cho chuỗi cung cấp và từ đó làm cho phương tiện xét nghiệm trở nên khan hiếm.

Những phương tiện này bao gồm tăm bông ngoáy mũi hầu, thuốc thử và công cụ chiết tách RNA, thuốc thử và dụng cụ thực hiện PCR. Ngay cả với những xét nghiệm đã được FDA chuẩn thuận thì vẫn có sự chậm trễ trong việc thiết lập phòng xét nghiệm, công cụ xét nghiệm, chậm trễ trong cung cấp thuốc thử/kit so với nhu cầu ở rất nhiều địa điểm khác nhau. Hiện nay, các bên tham gia đang có những nỗ lực lớn trên nhiều phương diện nhằm đáp ứng được những thách thức về cung cấp và những vấn đề liên quan đến xét nghiệm cũng như đảm bảo được dịch vụ xét nghiệm thông suốt.

XÉT NGHIỆM NHÓM 2: HUYẾT THANH HỌC

Nhóm xét nghiệm chính thứ hai là những xét nghiệm phát hiện các kháng thể IgM, IgA, IgG hoặc tổng kháng thể (chủ yếu trong máu). Sự xuất hiện của đáp ứng kháng thể đối với nhiễm trùng có thể phụ thuộc vào từng ký chủ và phải mất thời gian. Đối với SARS– CoV-2 thì những nghiên cứu ban đầu gợi ý rằng phần lớn bệnh nhân sẽ có chuyển đổi huyết thanh vào khoảng từ 7 đến 11 ngày sau khi phơi nhiễm virus mặc dù một số bệnh nhân có thể xuất hiện kháng thể sớm hơn. Chính vì cửa sổ tự nhiên này mà việc xét nghiệm phát hiện kháng thể không có ích trong bệnh cảnh cấp tính. Chúng ta không biết chắn chắn liệu các cá thể nhiễm SARS–CoV-2 và sau đó hồi phục có được bảo vệ toàn phần hoặc một phần chống lại tái nhiễm không. Chúng ta cũng chưa biết được nếu miễn dịch này thực sự có thì nó sẽ tồn tại trong thời gian bao lâu. Bằng chứng nghiên cứu gần đây trên khỉ rhesus macaque thực sự có gợi ý rằng sau khi hồi phục khỏi nhiễm trùng tiên phát thì khỉ có miễn dịch bảo vệ. Tuy nhiên cần có thêm nghiên cứu để củng cố bằng chứng ban đầu này. Xét nghiệm phát hiện kháng thể SARS–CoV-2 có thể giúp:

Truy vết quá trình nhiễm trùng (xét nghiệm dựa trên RNA cũng có tác dụng này)

Theo dõi huyết thanh ở tầm mức địa phương, vùng, tiểu ban và quốc gia.

Xác định những cá thể đã từng mắc virus và như vậy có thể không tái mắc bệnh (nếu thực sự miễn dịch này có tác dụng bảo vệ)

Giả sử miễn dịch này có tác dụng bảo vệ thì thông tin về huyết thanh học có thể được sử dụng vào việc chọn lọc người nào có thể quay trở lại làm việc và đặc biệt là chọn được những người trở lại làm việc trong những môi trường có nguy cơ tái tiếp xúc với SARS– CoV-2 (ví dụ nhân viên y tế). Xét nghiệm huyết thanh học cũng có ích trong việc xác định những cá thể tạo nguồn kháng thể trung hòa sử dụng cho mục đích điều trị (đang nghiên cứu thực nghiệm) hoặc dự phòng. Hơn nữa, xét nghiệm kháng thể có thể được sử dụng trong nghiên cứu khoa học nhằm xác định độ nhạy của các xét nghiệm PCR trong phát hiện nhiễm trùng và có thể dùng hồi cứu nhằm khẳng định mức độ ảnh hưởng thực sự của đại dịch COVID-19 và giúp các tính toán thống kê bao gồm cả xác định tỉ lệ tử vong. Cuối cùng, xét nghiệm huyết thanh có thể được sử dụng trong chẩn đoán những cá nhân thực sự nhiễm bệnh nhưng lại âm tính đối với xét nghiệm RNA vì một lý do nào đó như biểu hiện triệu chứng muộn.

Các chuyên gia tham dự hội nghị thượng đỉnh này cũng lưu ý rằng xét nghiệm những chỉ dấu của ký chủ cũng rất quan trọng nhằm xác định được những bệnh nhân nào có nguy cơ cao xuất hiện bệnh nặng.

Tóm lại, cả hai nhóm xét nghiệm chẩn đoán SARS–CoV-2 đều có thể có ích trong vụ dịch này. Chúng ta may mắn có trong tay những công nghệ cho phép nhanh chóng phát triển những xét nghiệm phục vụ chẩn đoán. Có lẽ có một mối liên kết trực tiếp giữa việc hiểu biết về mức độ ảnh hưởng của virus/bệnh trong từng cộng đồng và việc chấp nhận những biện pháp kiểm soát sẽ đưa đến những biện pháp mang tính cá nhân như giãn cách xã hội. Hiện nay, chúng ta cần đảm bảo được những nỗ lực có hệ thống và được điều phối nhịp nhàng giữa các khu vực công cộng, lâm sàng, thương mại và công nghiệp để đảm bảo được hệ thống cung cấp hiệu quả giữa cao điểm dịch nhằm nâng cao năng lực xét nghiệm, giải quyết được những thách thức mà đại dịch đã, đang và sẽ đặt ra cho chúng ta.

Bệnh viện Nguyễn Tri Phương - Đa khoa Hạng I Thành phố Hồ Chí Minh

facebook.com/BVNTP