为COVID-19开发的群体检测方法

下诺夫哥罗德市网络分析算法和技术HSE实验室的研究人员Mario Guarracino和维尔纽斯大学的Julius Žilinskas和Algirdas Lančinskas提出了一种检测COVID-19的新方法。这种分组方法可以比每个样本单独测试快13倍获得结果。该研究论文发表在该杂志上科学报告。

Covid-19大流行已经影响了来自200多个国家的数百万人。快速病毒扩张证明了这种感染在今天的全球化世界中的速度有多快。在大流行的开始时，当尚未开发了病毒和疫苗的疫苗时，只有限制人口的流动性，就可以减缓其差异。世界各地的几乎每个人都经历了各种锁定和孤立时期。如果可以快速测试大群人，则在同一时间内，限制可以不太严格，更加有效，相信纸张的作者“使用复制作为Covid-19 Pandemics的质量测试策略进行汇总测试。”

目前的COVID-19检测方案基于使用口咽和鼻咽拭子从患者中提取RNA，然后用实时荧光定量PCR检测确定病毒的特异性RNA丝状物。这种方法的速度受到反应物、训练有素的技术人员和实验室的限制。

加快检测程序的一种方法是分组检测，将多个患者的拭子分组进行检测。然后对返回阳性结果的组的拭子进行单独检测，以检测特定的COVID-19阳性患者。与对每个拭子进行单独检测相比，这种方法有助于将检测次数减少两倍或更多(取决于疾病的传播情况)。

例如，假设应测试96个样本，并且最多可能的池是可能的。在个人测试中，需要96个测试。在游泳池测试中，采用8个12个样品，进行测试。如果一个池的结果为正，则需要额外的12个单独的测试。如果两组或三个组返回肯定结果，则需要24或36个额外的测试，与前八个测试一起将意指减少与个体测试相比两到五次的测试数量。

研究人员认为，通过优化考虑拭子总数和预测的受感染者数量的组的大小，可以减少测试数量。随着感染的个体的数量增加，挽救拭子的可能性降低，但在每1,000次阳性样本的发生率时仍为约40％，18％的发病率为每1,000。

有一些方法可以优化组测试，例如根据拭子总数和预测的疾病传播水平选择最优组规模。另一种方法是二元分裂法，将阳性组分成两半，然后再次测试，直到检测到单个阳性拭子。然而，第二种方法非常耗时，在流行病期间降低了它的吸引力。

此外，为了优化组测试，使用基于转换的复制：在分组拭子后，研究人员从同一拭子中形成额外的控制组测试他们和主要团体在一起。这有助于进一步减少检测次数，如果疾病水平较低，它还有助于一步检出阳性拭子，从而大大加快检测速度。

然而，这种方法不允许通过实验组大小来检测特定条件下的最佳组大小。HSE大学和维尔纽斯大学的研究人员建议使用OptReplica技术，这是一种更复杂的算法拭子重点组和控制组分组，有助于减少控制组的数量。此外，该算法还有助于计算当前棉签数量的最优群体规模和预测的疾病传播水平。

作者对96和384个拭子样本进行了实验研究，对每个样本量进行了100次随机检验，比较了基于转位复制和OptReplica方法对不同发病率水平的有效性。研究表明，如果选择最佳的组大小，OptReplica比基于转位的复制更有效。在发病率较低的情况下，使用OptReplica，可以在没有时间延迟的情况下，与单独测试相比，平均减少13倍的测试。

Mario Guarracino解释说:“我们的模拟实际上证明了使用这种优化复制策略总是有利的，即使在疾病高传播的情况下(人群中10%或20%的阳性)，我们仍然与单个测试策略竞争。”网络分析算法与技术实验室首席研究员。

新技术的作者建议使用它来实现无症状的人群，看似低的发病率冠状病毒以最快的速度、最少的检测次数发现感染者，及时采取隔离措施，防止疾病传播。在疾病发生率超过每1000次测试50例的地区，作者建议使用其他的群体复制方法，或不复制的测试方法。

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