Giải bài toán số lượng và chi phí trong xét nghiệm COVID-19

Ảnh minh hoạ: ABC News

Phát biểu tại phiên điều trần ở Hạ viện Mỹ cùng với các quan chức y tế của chính phủ hôm 31-7, Thứ trưởng Y tế Mỹ Brett P. Giroir cho biết cả nước trung bình làm được 820.000 ca xét nghiệm/ngày, tăng 49% so với hồi đầu tháng. Con số do tổ chức độc lập Covid Tracking Project đưa ra là 738.585 xét nghiệm/ngày.

Theo New York Times, các chuyên gia y tế cộng đồng cho rằng chuyện xét nghiệm COVID-19 ở nhiều nơi vẫn còn đang thiếu trước hụt sau: thiếu công cụ để lấy mẫu, thiếu thuốc thử (hóa chất cần thiết để xác định có virus trong mẫu hay không) và thiếu cả năng lực phòng lab. Vấn đề này, cùng với thời gian có kết quả chậm, sẽ khiến nhiều quan chức cấp bang và địa phương không có được các thông tin cần thiết để ra quyết định y tế quan trọng và tạo độ trễ trong việc truy vết tiếp xúc, vốn cũng là một công cụ quan trọng để kiểm soát sự lây lan của đại dịch.

Vấn đề của nước Mỹ cũng là câu chuyện chung của các quốc gia đang có dịch. Cho đến khi có vaccine ngừa COVID-19, xét nghiệm, cùng với truy dấu tiếp xúc, vẫn đóng vai trò quan trọng trong nỗ lực phòng và chống dịch của các quốc gia.

Có những loại xét nghiệm nào?

Theo Cục Quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ (FDA), có hai loại xét nghiệm: xét nghiệm chẩn đoán và xét nghiệm kháng thể. Trong xét nghiệm chẩn đoán lại có hai kiểu để phát hiện virus: xét nghiệm phân tử (chẳng hạn RT-PCR) - phát hiện vật liệu di truyền của virus và xét nghiệm kháng nguyên - tìm các protein cụ thể trên bề mặt virus.

Trong khi đó, xét nghiệm kháng thể kiểm tra trong mẫu máu có kháng thể do hệ miễn dịch của người được lấy mẫu tạo ra để phản ứng với virus hay không. Do lẽ kháng thể cần vài ngày hoặc vài tuần để hình thành từ khi cơ thể bắt đầu bị nhiễm, xét nghiệm kháng thể không nên được dùng để chẩn đoán nhiễm virus corona. Các nhà nghiên cứu hiện cũng chưa biết có kháng thể có đồng nghĩa với việc miễn dịch với virus corona trong tương lai hay không.

Ngoài ra còn có các hình thức xét nghiệm khác như xét nghiệm nước bọt, các bộ kit lấy mẫu tại nhà và gửi cho phòng thí nghiệm, và xét nghiệm nhanh tại chỗ - sử dụng mẫu dịch mũi họng, có thể được lấy mẫu và xét nghiệm (dạng phân tử hoặc kháng nguyên) ngay tại phòng mạch hay cơ sở y tế và cho kết quả sau vài phút.

Xét nghiệm phân tử hiện là xét nghiệm đáng tin cậy nhất nhưng lại bị ảnh hưởng bởi tình trạng thiếu thốn vật tư nhiều nhất, chưa kể độ trễ trong thời gian có kết quả. Xét nghiệm nhanh tại nguồn có kết quả ngay, nhưng lại có tỉ lệ dương tính giả cao.

Giải pháp xét nghiệm gộp

Tại các quốc gia có dịch, việc xét nghiệm chủ yếu được yêu cầu khi cơ quan y tế nghi ngờ có ca nhiễm. Tuy nhiên, các chuyên gia khuyến khích xét nghiệm đại trà, vì hiện tượng người mắc COVID-19 nhưng không có triệu chứng khá phổ biến và những người này lại có khả năng là nguồn lây lan lớn nhất. Tuy nhiên, rõ ràng việc làm hàng triệu xét nghiệm riêng lẻ sẽ tiêu tốn một khối lượng lớn thời gian, tiền bạc, vật tư y tế và tăng rủi ro cho các nhân viên y tế. Trong bối cảnh đó, xét nghiệm nhóm (group testing) hay xét nghiệm gộp (pool testing) nổi lên là một giải pháp “cứu tinh” vì có thể xét nghiệm nhiều người hơn nhưng tiêu tốn ít tài nguyên hơn.

Ý tưởng của xét nghiệm gộp là các cá nhân sẽ được lấy mẫu riêng lẻ, sau đó gộp thành một mẫu chung để xét nghiệm. Nếu mẫu chung đó cho kết quả dương tính, nghĩa là ít nhất một trong các mẫu của nhóm đó có thể đã bị nhiễm và vì thế mỗi mẫu đó sẽ được xét nghiệm một lần nữa, lần này là xét nghiệm riêng lẻ. Cách làm trên mẫu gộp này sẽ tiết kiệm được số lần làm xét nghiệm, nghĩa là ít tốn tài nguyên hơn nhưng lại có thể xét nghiệm được nhiều người hơn, đồng thời giúp có kết quả nhanh hơn.

Một cách chia nhóm để xét nghiệm gộp khác. Chỉ cần làm 6 xét nghiệm vẫn kiểm tra đủ 8 mẫu. Xét nghiệm đánh số 7 không cần làm vì có thể suy ra từ kết quả của xét nghiệm 6. Nguồn: loria.fr

Ví dụ, một cơ quan có 20 người sẽ được chia thành 4 nhóm 5 người, sau đó lấy mẫu của từng cá nhân trong nhóm và gộp chung mang đi xét nghiệm, tức phải tiến hành 4 xét nghiệm. Giả sử chỉ có 1 người nhiễm bệnh, ta sẽ có 1 nhóm cho kết quả dương tính. Lúc này tiến hành xét nghiệm lại 5 người trong nhóm đó để tìm ra chính xác bệnh nhân. Tổng cộng chỉ phải làm 9 xét nghiệm thay vì 20 nếu test từng cá nhân.

Tuy có nhiều ưu điểm, song cách xét nghiệm trên mẫu gộp cũng gây quan ngại về tính chính xác và hiệu quả thực sự của nó. Nhiều người lo rằng gom nhiều mẫu lại làm một sẽ làm loãng các mẫu, từ đó giảm tính chính xác của phương pháp xét nghiệm PCR (phản ứng khuếch đại gen), vốn truy tìm RNA của virus trong các mẫu. Vấn đề số lượng mẫu trong một nhóm cũng được quan tâm, với lo ngại rằng nhóm càng lớn thì xác suất mẫu dương tính với tải lượng (số virus trong máu) thấp sẽ bị loãng và không được phát hiện.

Tuy nhiên, theo New York Times, virus corona là một ngoại lệ, vì phản ứng khuếch đại gen có thể khuếch đại một mẫu RNA của virus lên nhiều lần, đủ để phát hiện. Một nghiên cứu gần đây của Phòng thí nghiệm y tế cộng đồng bang Nebraska (Mỹ) cho thấy xét nghiệm PCR vẫn cho kết quả dương tính khi một mẫu dương tính được trộn với bốn mẫu âm tính. Một nhóm nghiên cứu ở Israel còn chứng minh vẫn có thể phát hiện mẫu dương tính sau khi gộp thành nhóm 32, thậm chí 64 mẫu, mặc dù cần phải khuếch đại gen của virus thêm nhiều lần. Trong thực tế, việc xét nghiệm gộp với kích thước nhóm lớn như thế không được khuyến khích do lẽ nhóm nào có dương tính thì số xét nghiệm phải làm thêm cũng nhiều.

Bài toán hiệu quả

Ngoài số lượng mẫu gộp, một yếu tố khác có thể ảnh hưởng tính hiệu quả của phương pháp xét nghiệm gộp là tỉ lệ lưu hành (prevalence), tức số ca nhiễm hiện có trong một quần thể. Theo New York Times, khi áp dụng thực tiễn, số lượng xét nghiệm tiết kiệm được nhờ xét nghiệm gộp sẽ thay đổi tùy theo tỉ lệ lưu hành; tỉ lệ này cao đồng nghĩa với nhiều nhóm cho kết quả dương tính và nhiều người sẽ phải xét nghiệm lại, nghĩa là hiệu quả tiết kiệm không nhiều.

Một ví dụ cho thấy xét nghiệm gộp không hiệu quả khi tỉ lệ lưu hành quá lớn. Nguồn: loria.fr

Chẳng hạn, nếu xét nghiệm gộp ở Los Angeles - nơi tỉ lệ nhiễm là 9% (số liệu ngày 27-6), số lượng xét nghiệm cần làm sẽ giảm 50% so với xét nghiệm cá nhân. Trong khi đó tại Montana - nơi tỉ lệ nhiễm trong dân số chỉ là 0,1%, số lượng test sẽ giảm đến 90%. Tuy nhiên, tiết kiệm được test nào hay test ấy bởi mỗi xét nghiệm tốn khoảng 100 USD.

Tiến sĩ Manisha Juthani, giáo sư dược và dịch tễ học Trường Y Đại học Yale, cho một ví dụ cụ thể hơn về tầm quan trọng của tỉ lệ lưu hành với hiệu quả của phương pháp xét nghiệm gộp. Giả sử có 100 người cần xét nghiệm, chia thành 20 nhóm 5 người. Trường hợp tỉ lệ lưu hành là 5%, tức có 5 người dương tính, cứ cho là 5 người này nằm trong 5 nhóm khác nhau thì sẽ phải làm thêm 5 xét nghiệm với 5 nhóm đó. Con số cuối cùng là 20 test gộp và 25 test lẻ (5 người x 5 nhóm), tổng cộng 45 xét nghiệm (bằng 45% so với xét nghiệm từng cá nhân ngay từ đầu).

Nếu tỉ lệ lưu hành là 30%, tức là có 30 người nhiễm trong số 100 người được xét nghiệm, sẽ có khả năng 20 nhóm đều có ít nhất một ca dương tính, nghĩa là phát sinh 100 xét nghiệm nữa (5 người x 20 nhóm). Tổng cộng là 120 test, còn nhiều hơn số xét nghiệm nếu làm từng cá nhân. Vô cùng lãng phí thời gian và tài nguyên.

Juthani cho rằng tiến hành xét nghiệm gộp trên diện rộng có thể lợi ích về chi phí và thời gian vì giúp xác định ca dương tính nhanh chóng để kịp thời cách ly và truy dấu tiếp xúc, ngăn lây lan cộng đồng. Các trường hợp thích hợp bao gồm xét nghiệm trên quy mô một khu phố mới phát hiện ca nhiễm, trẻ em trước khi dự trại hè, người lao động của một công ty đông nhân viên trước khi trở lại làm việc. Còn theo The Conversation, phương pháp này chỉ hữu hiệu khi tỉ lệ lưu hành không quá 15%, lý tưởng nhất là 1-5%.■