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如何評價德國訓練探雷犬和尋屍犬辨識新冠患者,稱準確率達94%?嗅探犬接觸患者後會成為病毒傳播介質嗎?

2021-02-05寵物

這個研究聽起來很有意思。

狗其實早被用來檢測疾病了

其實關於狗是否可以來檢測疾病,早在1989年就有相關的探討。有人來診所尋求皮膚診斷,原因是她的狗對她有非常劇烈的反應,讓她很擔心——結果她被查出患有惡性黑色素瘤。為此Hywel Williams和Andres Pembroke給【柳葉刀】雜誌寫了封信,表達了對此的看法:說不定狗能幫助診斷疾病。

但這個現象其實到現在也沒有實驗依據,狗到底是聞到了什麽物質才辨識出疾病的呢?這個問題一直沒有答案,也不是那麽容易就能得到答案。

因為現階段我們只知道 嗅覺受體 (Olfactory receptors)最基本的生物學機制:產生不同氣味的小分子進入鼻腔,根據結合能力強弱會和不同的嗅覺受體結合,再由嗅覺受體產生神經訊號傳導給大腦的嗅覺皮層。

嗅球結構,這個示意圖只是嗅覺受體的冰山一角 | 圖源:mammothmemory

這裏面涉及到很多未知的資訊,比如 人的嗅覺受體決定基因多達800個 小鼠有1000多個 ,更不用說嗅覺靈敏的狗了。目前研究者對此的解釋一般是腫瘤產生、揮發出一些特殊的有機物可能被狗鼻子辨識出來。

實際上,在前面我們提到的狗狗發現黑色素瘤的案例之後,很多國家開始嘗試利用狗進行 某些癌癥、瘧疾 等疾病的篩查檢測,並為此訓練了很多「檢測犬」。根據陸陸續續的研究結果來看,都有很不錯的檢測準確率。

這可能就是為什麽研究者會考慮從狗這個角度去檢測新冠。

狗也早就被用來檢測新冠了

而早在這個新聞之前,在去年七八月份就有很多相關報道了,比如問題提到的這個研究,以及據說部份國家的軍隊就在訓練狗來辨識新冠,以及在芬蘭赫爾辛基、智利聖地亞哥和杜拜的機場也開始使用狗來檢測新冠病毒的存在。

德國漢諾威獸醫大學的這一研究也不是只有新聞報道,去年七月份他們的研究結果就已經發表在了【BMC Infectious Diseases】雜誌(順帶一提,文章頭搞在2020年7月16日,接受在7月21日,發表在7月23日,就時間上看有點「著急」)。

文章附有訓練狗的影片,各位需要可自行檢視

研究訓對8只「檢測犬」訓練了一星期,並且在檢測過程中嚴格執行了雙盲實驗:狗自己不知,指導狗的人、提供檢測樣品的人都不知道樣品是陰性還是陽性。訓練過程中,第一天正確率是50%,第二天正確率就到了70%,到第七天正確率就是81%

訓練的「檢測犬」,地下有若幹放了樣品的檢測口會依次開啟,只有一個是陽性(最左側綠色標,狗是看不到的),當狗狗在那停留2秒以上說明陽性,檢測對了會有食物獎勵,以此來進行訓練 | 圖源:Jendrny P, et al.

之後在做了一個1012個樣本的隨機檢測裏,每只狗的平均正確率是94%,其中有157個正確的陽性樣本,792個正確的陰性樣本。可以說結果非常可觀了。但是去掉這個94%的正確率,我們看實際檢驗出陽性的敏感性,可以發現其實會低很多,平均水平在80%左右。

八只狗檢測的特異性(對陰性結果的判斷能力)和敏感性(對陽性結果的判斷能力)

順帶一提,文章在討論部份也討論到了 @菲利普醫生 提到的其他冠狀病毒可能導致假陽性的可能。而且他們也沒把握說如果狗被新冠感染了,會不會影響它們的嗅覺檢測水平。

此外,在去年12月,巴黎東大學的研究團隊也發表了一篇使用狗來辨識新冠的文章,但他們的角度也更加神奇:透過讓狗聞汗液的味道,來判斷。

研究的假設是:感染了新冠病毒的細胞可能會分泌的一些物質可能會透過汗腺分泌到體外,這樣就可能被狗檢測到,當然類似的像是尿液、唾液、淚水、糞便等等也是可以考慮的,但汗腺的分泌一方面采集更方便,另一方面確實含有不少資訊。

那麽對六只「檢測犬」(他們都有檢測過爆炸物或者結腸癌的經驗)進行1-3周的訓練,再對177份汗液樣本進行檢測,正確率在76%到100%之間。

六只狗的檢測結果

整體來看,利用犬類進行檢測正確率其實還算是不低,但是可靠性顯然是不如核酸檢測來的靠譜。換個角度想,這個檢測方法其實和在機場火車站檢測體溫是類似的,只能做一個初步的篩查,不能作為確診依據,而且也存在漏檢的可能。

會不會是狗狗的大危機?

但是在各種研究成果和新聞報道裏,已經紛紛出現狗可以在實驗室環境和自然環境下感染新冠病毒,這一點對於狗狗以及檢測人員來說是不是會存在安全隱患呢?

安全隱患顯然是存在的,不過新冠病毒的跨物種感染雖然存在,但是不同物種的感染程度也各不相同,這個關鍵就在於病毒表面的蛋白。

作為一種單鏈正股 RNA 病毒,冠狀病毒(CoV)分為四個屬:α-CoV,β-CoV,γ-CoV和δ-CoV,其中前兩種感染哺乳動物,後兩類則會攻擊鳥類和豬。新冠病毒作為β-CoV 屬內的新成員,目前已知的也只能感染哺乳動物,如老虎、獅子、水貂、雪貂、雪豹、狗和家貓等等。

而從病毒表面的蛋白來看,已知新冠病毒的RNA基因組能夠編碼16種非結構性蛋白和4種結構蛋白 ,後者包括的棘蛋白(Spike protein)不僅是冠狀病毒這一名稱的來源,也對病毒宿主類別的選擇和感染過程起到關鍵作用。因為棘蛋白與人類呼吸道細胞表面受體相結合,才使得新冠病毒能夠進入細胞,進行復制,並對人體造成傷害;這也是為什麽疫苗和一些正在研發的藥物都會以棘蛋白作為目標靶點。

由於新冠病毒基因是以RNA的形式存在,突變的概率相較DNA要高。當編碼棘蛋白的基因發生變化時,可能會增強病毒對細胞表面受體的親和力,也可能會賦予病毒和其他生物細胞表面受體結合的能力,進而實作不同物種之間的傳播。所以狗會被感染新冠也是可以理解的了,但是具體的致病機制會不會像人這樣嚴重,可能就需要更具體的研究。

至於反過來感染人,目前能反過來感染人的動物報道的只有水貂一種,但我們也不應該對此放松警惕。如果病毒能夠在人類和其他動物之間來回傳播,不斷蟄伏並積累突變,不僅對全球新冠病毒疫情的管控制造困難,也是在為疫苗和治療手段的研發設定障礙。

參考資料:

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  • https://www. dw.com/en/coronavirus-t rained-dogs-detect-covid-94-of-the-time-german-study-finds/a-56447514
  • https://www. bloomberg.com/news/arti cles/2020-07-24/dogs-can-sniff-out-coronavirus-infections-german-study-shows
  • 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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  • 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
  • COVID-19 and Animals. Centers for Disease Control and Prevention. Jan. 15, 2021. https://www. cdc.gov/coronavirus/201 9-ncov/daily-life-coping/animals.html