用狗狗也能检测新冠病毒?

本文来自微信民众号:biokiwi(ID:biokiwi),作者:无奶树、Tadpole,原文题目:《震惊!用狗狗也能检测新冠病毒?》,头图来自:视觉中国

最近有时看到了这样一条新闻:

德国汉诺威兽医大学克日示意,他们训练的两只嗅探犬能以94%的准确率识别出熏染新冠病毒的患者。两只狗狗在受训前分别是探雷犬和寻尸犬。训练它们的工作职员称,病毒会使被熏染的细胞释放出与康健细胞差别的物质,而经由训练的犬类能分辨出这种物质的气息并见告人们。

什么?用狗来闻就可以识别新冠病毒?这听起来也未免过于玄幻了吧?为此我们抱着求真的态度,看看狗狗是不是真的能胜任新冠检测这个义务。

实在狗狗早就被用来检测疾病了

实在关于狗是否可以检测疾病,早在1989年就有过相关的探讨。

那时有人跑来诊所要求皮肤检查,缘故原由却让在场的医生一脸懵逼:她的狗对她有异常猛烈的反映,让她很忧郁——效果她被查出患有恶性黑色素瘤。为此Hywel Williams和Andres Pembroke给《柳叶刀》杂志写了封信,表达了对此的看法:说不定狗能辅助诊断疾病。

用狗狗也能检测新冠病毒?

用狗能闻出黑色素瘤吗?图源:The Lancet

但这个征象实在到现在也没有实验依据,狗到底是闻到了什么物质才识别出疾病的呢?这个问题一直没有谜底,也不是那么容易就能获得谜底。

由于现阶段我们只知道嗅觉受体(Olfactory receptors)最基本的生物学机制:发生差别气息的小分子进入鼻腔,凭据连系能力强弱会和差别的嗅觉受体连系,再由嗅觉受体发生神经信号传导给大脑的嗅觉皮层。

用狗狗也能检测新冠病毒?

嗅球结构,这个示意图只是嗅觉受体的冰山一角,图源:mammothmemory

这内里涉及到许多未知的信息,好比人的嗅觉受体决议基因多达800个,小鼠有1000多个,更不用说嗅觉敏捷的狗了。现在研究者对此的注释一样平常是肿瘤发生、挥发出一些特殊的有机物可能被狗鼻子识别出来。

现实上,在前面我们提到的狗狗发现黑色素瘤的案例之后,许多国家最先实验行使狗举行某些癌症、疟疾等疾病的筛查检测,并为此训练了许多“检测犬”。凭据陆陆续续的研究效果来看,都有很不错的检测准确率。

这可能就是为什么研究者会思量从狗这个角度去检测新冠。

狗也早就被用来检测新冠了

而早在这个新闻之前,去年七八月份就有许多行使狗狗检测新冠病毒的相关报道了,好比新闻里已经提到的德国汉诺威兽医大学,以及听说部门国家的军队就在训练狗来识别新冠,另有在芬兰赫尔辛基、智利圣地亚哥和迪拜的机场也最先使用狗来检测新冠病毒的存在。

用狗狗也能检测新冠病毒?

在芬兰赫尔辛基机场投入使用的“检测犬”,图源:BBC

德国汉诺威兽医大学的这一研究也不是只有新闻报道,去年七月份他们的研究效果就已经揭晓在了《BMC Infectious Diseases》杂志。

用狗狗也能检测新冠病毒?

使用检测犬判定新冠患者样本的开端研究,图源:BMC Infectious Diseases

该研究对8只“检测犬”训练了一星期,并且在检测历程中严格执行了双盲实验:狗自己,指导狗的人、提供检测样品的人都不知道样品是阴性照样阳性。训练历程中,第一天准确率是50%,第二天准确率就到了70%,到第七天准确率就是81%

用狗狗也能检测新冠病毒?

训练的“检测犬”,地下有若干放了样品的检测口会依次打开,只有一个是阳性(最左侧绿色标,狗是看不到的),当狗狗在那停留2秒以上说明阳性,检测对了会有食物奖励,以此来举行训练,图源:Jendrny P, et al.

之后在做了一个1012个样本的随机检测里,每只狗的平均准确率是94%,其中有157个准确的阳性样本,792个准确的阴性样本。可以说效果异常可观了。然则若是我们只看现实磨练出阳性的敏感性,会比准确率低一些,平均水平在80%左右。这就表示漏检阳性的可能性照样不低的。

用狗狗也能检测新冠病毒?

八只狗检测的特异性(specificity,对阴性效果的判断能力)和敏感性(sensitivity,对阳性效果的判断能力),图源:Jendrny P, et al.

此外,在去年12月,巴黎东大学的研究团队也揭晓了一篇使用狗来识别新冠的文章,但他们的角度加倍神奇:通过让狗闻汗液的味道来判断检测者是否患有新冠。

用狗狗也能检测新冠病毒?

是否可以通过汗液气息来忠告新冠阳性患者?图源:PloS one

研究的假设是:熏染了新冠病毒的细胞可能会发生一些物质,并可能通过汗腺排泄到体外,这样就可能被狗检测到,固然类似的像是尿液、唾液、泪水、粪便等等也是可以思量的,但汗腺的排泄相对来说更利便采集。

用狗狗也能检测新冠病毒?

实验者接纳汗液样本的方式,图源:Grandjean D, et al.

那么对六只“检测犬”(他们都有检测过爆炸物或者结肠癌的履历)举行1~3周的训练,再对177份汗液样本举行检测,准确率在76%到100%之间。

用狗狗也能检测新冠病毒?

六只狗的检测效果,图源:Grandjean D, et al.

整体来看,行使犬类举行检测准确率实在还算是不低,然则可靠性显然是不如核酸检测来的靠谱,究竟尺度的核酸检测效果精度可以稳定在99%以上。

换个角度想,这个检测方式的意义实在和在机场、火车站检测体温是类似的,只能做一个快速、开端的筛查(狗狗几秒内就可以检测出效果),不能作为确诊依据。

会不会是狗狗的大危急?

然则这里还存在另一个问题。多项研究成果和新闻报道里,已经发现狗可以在实验室环境和自然环境下熏染新冠病毒,这一点对于狗狗以及检测职员来说会不会存在安全隐患呢?

安全隐患显然是存在的,不外新冠病毒的跨物种熏染虽然存在,然则差别物种的熏染水平也各不相同,这个要害就在于病毒外面的卵白。

作为一种单链正股 RNA 病毒,冠状病毒(CoV)分为四个属:α-CoV,β-CoV,γ-CoV和δ-CoV,其中前两种熏染哺乳动物,后两类则会攻击鸟类和猪。新冠病毒作为β-CoV 属内的新成员,现在已知的也只能熏染哺乳动物,如老虎、狮子、水貂、雪貂、雪豹、狗和家猫等等。

用狗狗也能检测新冠病毒?

可能熏染新冠病毒的动物,图源:Mohamed et al., 2020

而从病毒外面的卵白来看,已知新冠病毒的RNA基因组能够编码16种非结构性卵白和4种结构卵白 ,后者包罗的刺突卵白(Spike protein)不仅是冠状病毒这一名称的泉源,也对病毒宿主类型的选择和熏染历程起到要害作用。

由于刺突卵白与人类呼吸道细胞外面受体相连系,才使得新冠病毒能够进入细胞,举行复制,并对人体造成危险;这也是为什么疫苗和一些正在研发的药物都市以刺突卵白作为目标靶点。

由于新冠病毒基因是以单链RNA的形式存在,突变的概率相较DNA要高。当编码刺突卵白的基因发生变化时,可能会增强病毒对细胞外面受体的亲和力,也可能会赋予病毒和其他生物细胞外面受体连系的能力,进而实现差别物种之间的流传。以是狗会被熏染新冠也是可以明白的了,然则详细的致病机制会不会像人这样严重,可能就需要更详细的研究。

至于反过来熏染人的情形对照少见。现在报道的能反过来熏染人的动物只有水貂一种,但我们也不应该对此放松小心。若是病毒能够在人类和其他动物之间往返流传,不停蛰伏并积累突变,不仅对全球新冠病毒疫情的管控制造难题,也是在为疫苗和治疗手段的研发设置障碍。

我们还应该让检测犬来辅助我们检测新冠吗?

从现阶段的事实来看,一方面这需要经由专业训练的探测犬,才气尽快实现检测效果;另一方面这种检测的准确率仍然存在不低的假阴性,可能就遗漏不少的阳性患者,而且狗也是新冠的熏染工具之一。

不得不说,方式是怪异、新颖的;但并不是那么可靠,也不能作为确诊的依据。

参考资料

Williams H, Pembroke A. Sniffer dogs in the melanoma clinic?[J]. The Lancet, 1989, 333(8640): 734.

Willis C M, Church S M, Guest C M, et al. Olfactory detection of human bladder cancer by dogs: proof of principle study[J]. Bmj, 2004, 329(7468): 712.

Jendrny P, Schulz C, Twele F, et al. Scent dog identification of samples from COVID-19 patients–a pilot study[J]. BMC infectious diseases, 2020, 20(1): 1-7.

Grandjean D, Sarkis R, Lecoq-Julien C, et al. Can the detection dog alert on COVID-19 positive persons by sniffing axillary sweat samples? A proof-of-concept study[J]. PloS one, 2020, 15(12): e0243122.

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Snijder EJ, Decroly E, Ziebuhr J (2016) The nonstructural proteins directing coronavirus RNA synthesis and processing. Adv Virus Res 96:59–126

Adriaan H. de Wilde, Eric J. Snijder, Marjolein Kikkert and Martijn J (2017). van Hemert. Host Factors in Coronavirus Replication. Current Topics in Microbiology and Immunology. DOI 10.1007/82_2017_25

Mohamed A. A. Mahdy, Waleed Younis and Zamzam Ewaida (2020) An overview of SARS-CoV-2 and Animal Infection. Frontiers in Veterinary Science 7-596391

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