趣闻:训练嗅探犬准确检测出携带新冠病毒疾病的机场乘客
根据一项新的研究,经过训练的嗅探犬能够准确地检测出机场乘客感染了SARS-CoV-2病毒——这种病毒导致COVID-19疫情。
研究人员表示,在任何大流行的早期阶段,这可能特别有价值。
狗有极其敏锐的嗅觉,可以嗅出低至万亿分之一的气味,远远超过任何现有的机械技术。据认为,它们能够检测出不同的挥发性有机化合物在体内的各种代谢过程中释放,包括那些由细菌、病毒和寄生虫感染产生的化合物。2022年5月16日发表在开放获取期刊《英国医学杂志全球卫生》(BMJ Global Health)上的一项研究发现,训练有素的嗅探犬可以准确检测感染了SARS-CoV-2的机场乘客,这种病毒是导致COVID-19的原因。
研究人员说,这种检测形式可能不仅在流行病的早期阶段非常重要,因为其他资源可能还无法获得,而且在帮助控制正在发生的流行病方面也非常重要。
初步数据表明,可以在几周内训练狗,以检测COVID-19感染患者的样本,其准确性可媲美标准的pCR鼻咽拭子测试。尽管前景看好,但这些实验室数据结果需要在现实生活中得到重复。因此,研究人员在2020年春天训练了4只狗来嗅出SARS-CoV-2。每只狗之前都被训练用来嗅出非法药物、危险物品或癌症。
为了测试狗狗的检测技能,420名志愿者每人提供了4个皮肤拭子样本。这4只狗分别嗅了114名通过pCR拭子测试呈SARS-CoV-2阳性的志愿者的皮肤样本,以及306名检测呈阴性的志愿者的皮肤样本。在7个试验阶段中,这些样本被随机提供给每只狗。
总的来说,所有检测样本的诊断准确性为92%:综合敏感性(检测感染的准确性)为92%,综合特异性(检测未感染的准确性)为91%。在犬只中只观察到微小的变化:最佳表现为敏感性达到93%,特异性达到95%;最差达到88%的敏感性和90%的特异性。
28个无症状阳性样本中,只有一个样本被错误地识别为阴性,两只没有被嗅出,这意味着28个样本中有25个(刚刚超过89%)被正确识别为阳性,患者无症状似乎没有影响狗的表现。
然后,在2020年9月至2021年4月期间,这4只狗在芬兰赫尔辛基-万塔国际机场“嗅探“了303名入境乘客。每名乘客同时接受了pCR拭子检测。pCR和嗅探结果表明,在303个真实样本中有296个(98%)匹配。在300例(99%)pCR阴性的棉签检测中,有296例(99%)被狗正确地识别为阴性,3例pCR阳性的样本被识别为阴性——根据临床和血清学资料重新评估,1例为阴性,1例为阳性(positive),1例可能为感染后pCR阳性(post-infectious positive)。狗狗误判了4例pCR阴性为阳性。
由于机场乘客的SARS-CoV-2患病率相对较低(低于0.5%),155份pCR拭子检测呈阳性的人的样本也被提供给了狗。狗狗能正确识别出99%的阳性。如果这些样本被纳入现实研究,这些狗的表现将达到97%的敏感性和99%的特异性。
根据这些结果,研究人员计算了反映SARS-CoV-2人群流行率为40%和1%的两种假设情景中真实阳性结果(ppV)和真实阴性结果(NpV)的比例。他们估算在40%患病率情况下ppV为88%,NpV为94.5%。这意味着狗提供的信息将被发现的几率提高到90%左右。另一方面,对于1%的流行率的情况下,他们估计ppV略低于10%,NpV略低于100%。研究人员说,在这两种情况下,高NpV支持使用嗅探犬进行筛查,目的是排除不需要pCR拭子测试的人。
他们建议:“狗既可以用于SARS-CoV-2高流行的地方,如医院(对患者和工作人员进行预筛查),也可以用于低流行的地方,如机场或港口(对乘客进行预筛查)。”他们说,这可以节省大量的时间和资源。
研究人员承认,曾经受训嗅出其他物质的狗可能会错误地将这些物质误判为SARS-CoV-2阳性。他们说,训练时所需的样本储存时间和添加的样品可能也会影响有机化合物的挥发活性。
一个关键的发现是,这些狗在正确识别阿尔法变种方面的成功率较低,因为它们曾被训练来识别野生型。但研究人员说,这只是表明狗狗区分不同气味的能力有多好。连病毒变种都能区分?
“这一观察结果值得注意,因为它证明了嗅狗的强大的辨别能力。显而易见的是,训练样本应该涵盖所有流行病学相关的变异。我们的初步观察表明,被训练好能识别一种病毒的狗可以在几个小时内被重新训练以检测其变种。”