Tenere d’Occhio il COVID (e Non Solo!) Senza Svuotare il Portafoglio: La Nostra Ricetta Segreta

Ciao a tutti! Ricordate i primi, caotici giorni della pandemia? Ebbene sì, il COVID-19, causato da quel tipetto chiamato SARS-CoV-2, ci ha dato del filo da torcere fin dal suo esordio nel 2020, con milioni di vite perse e innumerevoli casi gravi. Oggi, all’inizio del 2025, la pressione sugli ospedali è diminuita, ma non possiamo abbassare la guardia. Nuove varianti più contagiose o aggressive potrebbero sempre saltar fuori, riaccendendo la miccia pandemica. Ecco perché la sorveglianza delle infezioni da SARS-CoV-2 resta fondamentale: ci permette di intercettare e contrastare i focolai, adattare rapidamente le misure di contenimento e, non da ultimo, identificare e studiare il profilo di rischio delle nuove varianti.

Ma c’è di più! Un sistema di sorveglianza efficace per il COVID-19 può essere facilmente adattato per monitorare altre infezioni respiratorie, come l’influenza o il virus respiratorio sinciziale. Per fare tutto questo, però, servono strumenti e metodologie ottimizzate per lo screening di infezioni acute in grandi gruppi di persone, le cosiddette coorti.

La Nostra Idea Geniale: Sorveglianza Intelligente ed Economica

Di solito, ci si sottopone al test per il COVID-19 quando si hanno sintomi o si è stati a contatto con persone infette. Alcune popolazioni, poi, vengono screenate regolarmente, a prescindere da sintomi o esposizioni. Questo screening preventivo è cruciale: può scovare le infezioni prima che compaiano i sintomi o in individui asintomatici (che sono circa un terzo di tutti i casi di COVID-19!), aiutando a contenere i focolai sul nascere. Pensate agli operatori sanitari o alle persone immunodepresse: per loro, uno screening tempestivo è vitale.

I test rapidi antigenici, quelli che si fanno con il tampone nasofaringeo, sono comodi, economici e veloci (15-30 minuti). Però, ahimè, spesso peccano in sensibilità diagnostica, specialmente con pazienti asintomatici o con le varianti Omicron. Questo ne mette in discussione l’utilità in contesti critici. D’altro canto, i test PCR (quelli che amplificano l’RNA virale) sono super sensibili, capaci di rilevare cariche virali bassissime. Inoltre, tecniche PCR più sofisticate permettono persino di distinguere tra le diverse varianti di SARS-CoV-2. Il rovescio della medaglia? I test PCR richiedono laboratori attrezzati, personale specializzato e hanno tempi di risposta più lunghi (diverse ore), il che li rende più costosi e logisticamente complessi dei test rapidi.

Noi, però, non ci siamo persi d’animo! Abbiamo pensato: come possiamo ridurre i costi di materiale, attrezzature e personale per i test PCR? La risposta è stata: ottimizzando il campionamento, i flussi diagnostici e, soprattutto, unendo i campioni di più individui (pooled PCR) nella stessa reazione iniziale. Integrare efficacemente il test PCR raggruppato e l’analisi delle varianti virali nella sorveglianza attiva è stata la nostra sfida.

Sviluppare e affinare approcci di sorveglianza e screening per le malattie infettive è essenziale per combattere epidemie e pandemie, e può letteralmente salvare vite. Così, ci siamo posti due obiettivi:

• Sviluppare una strategia di screening longitudinale per il COVID-19 acuto basata sull’auto-campionamento su richiesta, seguito da test PCR raggruppati. Questa strategia doveva includere l’analisi successiva delle varianti virali negli individui infetti tramite PCR con analisi della curva di melting e sequenziamento di nuova generazione (NGS).
• Impiegare questa strategia per la sorveglianza di una coorte di studenti di medicina e odontoiatria presso il LMU Klinikum, il secondo ospedale universitario più grande della Germania.

Abbiamo poi confrontato i tassi di test PCR, i nuovi casi di COVID-19 rilevati, i focolai più grandi e le varianti di SARS-CoV-2 identificate tra i partecipanti allo studio per un periodo di oltre due anni con quelli della popolazione generale della Baviera, in Germania.

Mettiamoci alla Prova: Studenti Sotto la Lente

Lo studio si è svolto presso l’ospedale dell’Università Ludwig Maximilian di Monaco (LMU Klinikum). Tra il 16 dicembre 2020 e il 30 settembre 2021, abbiamo invitato a partecipare gli studenti di medicina e odontoiatria con tirocini a contatto con i pazienti. Dal 1° ottobre 2021 al 17 febbraio 2023, l’invito è stato esteso a tutti gli studenti di medicina e odontoiatria. I partecipanti potevano fornire campioni su richiesta, ma generalmente si raccomandava di donare un tampone linguale auto-prelevato per il test PCR raggruppato ogni due settimane (fino al 30 settembre 2021) e poi una volta alla settimana. La donazione dei campioni era possibile dal lunedì al venerdì, dalle 7:30 alle 18:30.

Parallelamente, in Baviera, la popolazione generale veniva testata per il COVID-19 da personale qualificato in ospedali, cliniche e centri test se presentava sintomi, un test antigenico rapido positivo o su appuntamento medico. Fino al 1° luglio 2021, inoltre, i test PCR erano gratuiti per tutta la popolazione bavarese, senza dover specificare un motivo.

Per gestire campioni e dati, abbiamo sviluppato una strategia privacy-first, facile da usare per i partecipanti senza compromettere la sicurezza dei loro dati personali. Gli studenti, muniti della loro carta d’identità universitaria (ID), si recavano in uno dei due punti di raccolta campioni. Lì trovavano kit sterili per l’auto-campionamento del tampone linguale, seguendo le istruzioni sul sito web dello studio. Ogni punto di raccolta aveva un terminale con lettore di carte e stampante di codici a barre. Dopo l’auto-campionamento, gli studenti scannerizzavano il loro ID. Il terminale inviava l’ID al server dello studio, che lo salvava insieme all’ora della scansione e lo collegava a un numero casuale (ID campione) privo di informazioni personali. L’ID campione veniva stampato come codice a barre su un’etichetta, che lo studente attaccava al proprio campione. Infine, il campione veniva depositato in un rack.

Due volte al giorno, i campioni venivano trasportati al laboratorio di diagnostica. Qui avveniva il raggruppamento dei campioni, l’estrazione dell’RNA e l’analisi RT-qPCR specifica per SARS-CoV-2. I risultati per ogni ID campione venivano caricati sul server di diagnostica. Per assegnare gli ID degli studenti ai risultati dei test, le informazioni sugli ID degli studenti collegati agli ID dei campioni venivano trasferite dal server dello studio al server di diagnostica. Gli ID corrispondenti di tutti i campioni risultati negativi nello stesso giorno venivano caricati sul server universitario. I partecipanti potevano accedere al server universitario con la propria autenticazione personalizzata. Per garantire la protezione dei dati personali, nessun risultato diagnostico veniva comunicato tramite il server universitario. Invece, i partecipanti vedevano un messaggio che indicava che era probabilmente sicuro per loro partecipare alle lezioni in presenza. In caso di risultati positivi, i medici responsabili trasferivano le informazioni personali aggiuntive (nome completo, data di nascita, indirizzo, numero di telefono) dal server universitario al server di diagnostica. Successivamente, i medici contattavano i partecipanti per telefono e, in caso di nuove infezioni da SARS-CoV-2, segnalavano i casi COVID-19 alle autorità sanitarie locali.

Cosa Abbiamo Scoperto? Numeri e Comportamenti

Ben 3.693 individui si sono iscritti allo studio e hanno inviato almeno un campione di tampone linguale. In totale, abbiamo analizzato 52.993 campioni, con una media di 14 campioni per partecipante. Il tempo per ottenere il risultato variava da 8 a 30 ore, a seconda dell’ora di donazione del campione. Abbiamo raccolto campioni per un totale di 110 settimane.

L’adesione è stata varia: una grossa fetta ha partecipato solo una volta, ma abbiamo avuto anche partecipanti super fedeli con oltre 50 settimane di contribuzione! Circa il 48% ha partecipato da 1 a 10 volte, mentre una piccola frazione (2,9%) ha donato campioni per più di 40 volte. In media, registravamo 482 partecipanti a settimana, con un picco di 1.433 nella settimana del 15-22 novembre 2021. Gli studenti tendevano a inviare campioni soprattutto quando frequentavano lezioni e corsi, con una bassa partecipazione durante i periodi senza lezioni.

È interessante notare come il comportamento di testing nella nostra coorte di studio fosse nettamente diverso da quello della popolazione generale bavarese. Tra i partecipanti allo studio, i numeri di invio dei campioni erano alti all’inizio di ogni semestre e diminuivano verso la fine. Al contrario, gli alti numeri di test PCR nella popolazione bavarese coincidevano con l’esplosione di nuove varianti di SARS-CoV-2 che causavano un aumento dei casi complessivi di COVID-19.

Picchi di Infezione e Varianti Virali: Cosa Abbiamo Imparato

Durante l’intero periodo di studio, abbiamo scoperto un totale di 430 infezioni acute da SARS-CoV-2 tra i 3.693 partecipanti. In 21 individui, abbiamo rilevato due infezioni indipendenti a distanza di almeno 4 mesi. Nonostante le differenze nei modelli di testing, gli alti numeri di nuovi casi di COVID-19 nella coorte di studio spesso coincidevano con gli alti numeri di casi nella popolazione generale. Questo è stato particolarmente evidente durante le ondate pandemiche dominate dalla variante Delta a fine 2021, Omicron BA.1 a gennaio e inizio febbraio 2022, Omicron BA.5 a giugno e luglio 2022, e Omicron BA.5 e BF.7 a settembre e ottobre 2022.

Curiosamente, il picco di casi COVID-19 nella popolazione bavarese si è verificato a marzo 2022 con l’emergere di Omicron BA.2, ma in quel periodo c’era una pausa dalle lezioni e quindi una bassa partecipazione al nostro studio. Tuttavia, il numero più alto di nuovi casi COVID-19 nella nostra coorte è stato osservato all’inizio di maggio 2022, quando i numeri di casi nella popolazione bavarese erano relativamente bassi. Questo suggerisce il valore degli sforzi di screening per rilevare focolai di COVID-19 più ampi in coorti definite, che potrebbero non essere visibili a livello di popolazione.

L’analisi delle varianti virali, eseguita con successo nel 59,3% dei casi COVID-19 rilevati, ha mostrato un notevole sovrapporsi tra le varianti rilevate nella coorte di studio e quelle nella popolazione bavarese, indicando che le varianti circolanti nel nostro gruppo erano quelle prevalenti anche nel pubblico. Tuttavia, abbiamo notato alcune discrepanze: ad esempio, tassi inferiori di Delta e Omicron BA.1/BA.2 tra i partecipanti rispetto alla popolazione generale, ma un tasso sostanzialmente più alto di Omicron BA.4/BA.5. Sorprendentemente, nessuna infezione con Omicron BQ.1 è stata registrata nella coorte di studio all’inizio del 2023, mentre all’epoca era la variante più prevalente in Baviera.

Il Vero Jolly: Un Risparmio da Non Credere!

La combinazione di auto-campionamento, test PCR raggruppati e comunicazione online dei risultati ha portato a una riduzione dei costi dei test SARS-CoV-2 che stimiamo essere superiore a 10 volte rispetto ai test PCR nella diagnostica di routine. Questo rende il nostro approccio economicamente paragonabile allo screening con test antigenici rapidi, ma, presumibilmente, sostanzialmente più sensibile. E il tempo per ottenere i risultati? Nella maggior parte dei casi, è stato paragonabile a quello dei test PCR di routine.

Il nostro flusso di lavoro diagnostico si basava su infrastrutture preesistenti: tutti gli studenti avevano una tessera universitaria con un numero ID leggibile e un server con accesso limitato tramite autenticazione personalizzata, già utilizzato per coordinare l’istruzione, è stato impiegato per comunicare i risultati dei test. Questo potrebbe rendere difficile implementare un flusso di lavoro diagnostico comparabile a livello di popolazione. Tuttavia, riteniamo che il nostro approccio sia fattibile come metodo di screening in università, ospedali e aziende, dove infrastrutture simili sono prontamente disponibili.

Non è Tutto Oro Ciò Che Luccica: Sfide e Limiti

Certo, ci sono state delle sfide. L’auto-campionamento, sebbene riduca costi e manodopera, potrebbe avere una sensibilità diagnostica leggermente inferiore rispetto ai tamponi nasofaringei prelevati da professionisti sanitari. Inoltre, è vulnerabile a manipolazioni. Anche il raggruppamento dei campioni potrebbe, in teoria, compromettere leggermente la sensibilità della misurazione PCR, sebbene studi abbiano dimostrato che questo effetto è marginale. Per ovviare a questi potenziali inconvenienti, il nostro flusso di lavoro può essere facilmente modificato, ad esempio, includendo il campionamento nasofaringeo da parte di operatori sanitari.

Un’altra limitazione è stata la notevole diminuzione della partecipazione durante i periodi di vacanza. Tuttavia, confrontando i focolai rilevati nello studio con quelli della popolazione generale, sembra che non ci siamo persi nessun focolaio importante di SARS-CoV-2 nella coorte.

Oltre il COVID-19: Un Modello per il Futuro

La cosa davvero entusiasmante è che il nostro flusso di lavoro può essere riadattato per la misurazione e la comunicazione di altri parametri diagnostici. Questo include l’infezione da altri patogeni virali ad alta trasmissibilità e con un rischio sostanziale di causare gravi malattie respiratorie, come l’influenza e il virus respiratorio sinciziale. Basta modificare i primer della PCR!

In sintesi, il nostro studio introduce un nuovo strumento per la sorveglianza delle infezioni da SARS-CoV-2 (e potenzialmente altre) in modo efficiente sia in termini di costi che di manodopera. Abbiamo dimostrato che è fattibile ed economico effettuare uno screening longitudinale per il COVID-19 acuto per diversi anni in una grande coorte di individui. Il nostro approccio di screening permette di rilevare focolai di COVID-19 in un gruppo sorvegliato che sono indipendenti da alte incidenze nella popolazione. In determinati contesti e durante periodi in cui la sorveglianza a livello di popolazione è meno vigorosa, strumenti come il nostro potrebbero essere particolarmente preziosi per monitorare le infezioni da SARS-CoV-2 in gruppi di individui vulnerabili e operatori sanitari. E chissà, potrebbe essere la chiave per affrontare future malattie infettive emergenti!

Fonte: Springer