Search

Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is the causative agent of coronavirus disease 2019 (COVID-19). SARS-CoV-2 is a large, enveloped, positive-sense, single-stranded RNA virus that is readily transmissible. Symptom severity varies, and the infection can be fatal, especially in vulnerable populations. During the COVID-19 pandemic, clinical diagnostic microbiology has played a key role in the WHO-recommended “test, trace and isolate” strategy to contain the pandemic. Diagnostic laboratories have provided epidemiological insight through serosurveys and sequencing, and laboratories have helped clinicians and the public understand and make interpretations of complex test methods, procedures and results. As the pandemic has progressed, the laboratory methods used for viral RNA, antigen and antibody detection have developed quickly. This thesis evaluates the clinical and analytical performance of RT-PCR and antigen tests for the detection of SARS-CoV-2 and discusses their utility and limitations. It also describes the frequency of severe bacterial infections complicating COVID-19 and reports on sero-surveillance regarding the emergence of the Omicron variant. We assessed the clinical sensitivity of SARS-CoV-2 RT-PCR in comparison with clinical suspicion of SARS-CoV-2 infection that was graded retrospectively. We found that despite the high analytical sensitivity of RT-PCR, its performance against a reference standard based on clinical criteria was only moderate. The evaluation of three commercially available rapid antigen tests was performed by comparing the results to those of RT-PCR and virus culture. As expected, the antigen tests were less sensitive than RT-PCR. We also evaluated a novel diagnostic method for nucleocapsid antigen detection in serum samples. The test sensitivity was high if the sample was taken less than two weeks after symptom onset but declined rapidly after that timepoint. These results suggest that N antigen detection from serum samples can be useful in diagnosing acute COVID-19. We described the frequency, severity, etiology and timing of bacterial infections in hospitalized COVID-19 patients. Bloodstream infections and culture-verified pneumonias were identified in 40/585 (6.5%) cases, and the impact on patient outcomes in our cohort was not statistically significant. This result may inform recommendations on empirical antibiotic treatment and encourage the withholding of routine antibiotic initiation. Lastly, the impact of a novel variant of concern, namely, Omicron, in the Greater Helsinki area was estimated through a serosurvey of IgG-class antibodies conducted on samples sent for routine diagnostic purposes. Vaccination coverage of at least one dose across all age groups was 79% at the time of the study. During the sixteen-week study period, which coincided with Omicron becoming the dominant variant in Finland, the seroprevalence of antibodies against nucleocapsid antigen rose from under 10% to over 30% in age groups under 45 years old. The results presented in this thesis underline the need for continuous microbiological surveillance of emerging infectious diseases as well as the importance of studies on diagnostic accuracy. Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) aiheuttaa Coronavirus disease 2019 eli COVID-19 -tautia. SARS-CoV-2 on kookas, vaipallinen, positiivissäikeinen yksijuosteinen RNA-virus, joka tarttuu verrattain helposti. Oirekuvien kirjo on laaja ja COVID-19 voi eritoten iäkkäiden ja rokottamattomien keskuudessa olla kohtalokas. Pandemian aikana kliinisillä, diagnostisilla laboratorioilla on ollut ennennäkemättömän tärkeä rooli osana WHO:n suosittamaa testaamisen, jäljittämisen ja tautitapausten eristämisen -strategiaa. Lisäksi laboratoriot ovat tuottaneet tietoa epidemian kulusta vasta-aineseurannalla ja virusmuunnosten tunnistamiseksi tehdyillä testeillä. Laboratorioiden työ on myös auttanut niin kliinikkoja kuin maallikkojakin tulkitsemaan diagnostisten testien toimintaperiaatteita ja tuloksia. Pandemian edetessä menetelmät, joilla havaitaan SARS-CoV-2 viruksen perimäainesta eli RNA:ta, viruksen antigeeneja tai virusta vastaan muodostuneita vasta-aineita, ovat kehittyneet nopeasti. Tämä on edellyttänyt suuria ponnistuksia menetelmien kehittämiseksi, koestamiseksi ja käyttöönottamiseksi. Tässä väitöskirjassa esitellään tutkimustuloksia RT-PCR- ja antigeenitestien kliinisestä ja analyyttisestä suorituskyvystä sekä arvioidaan testien käyttökelpoisuutta ja rajoitteita. Lisäksi tarkastellaan vakavien bakteeri-infektioiden yleisyyttä sairaalahoitoisilla COVID-19-potilailla sekä Omicron-variantin ilmaantumisen vaikutusta vasta-aine-esiintyvyyteen. Arvioimme SARS-CoV-2 nukleiinihappo-osoitusmenetelmien kliinistä herkkyyttä verraten testiä kliinisin kriteerein määriteltyyn epäilyyn infektiosta. Havaitsimme, että pandemian alkumetreillä, huolimatta nukleiinihappo osoituksen korkeasta analyyttisestä herkkyydestä, testin suorituskyky verrattuna kliiniseen epäilyyn on parhaimmillaankin vain kohtalainen. Kolmen kaupallisen CE-IVD-merkityn pika-antigeenitestin vertailussa totesimme antigeenitestien herkkyyden RT-PCR-testejä matalammaksi. Uusi nukleokapsidiantigeenin seerumista osoittamiseen tarkoitettu menetelmä oli hyvin herkkä analysoitaessa näytteitä, jotka oli otettu kahden viikon sisällä oireiden alkamisesta. Pian tämän aikapisteen jälkeen herkkyys laski. Kuvasimme COVID-19-potilaiden bakteeri-infektioiden yleisyyden, vakavuuden ja aiheuttajakirjon. Veriviljelypositiivisia ja mikrobiologisesti varmennettuja keuhkokuumeita todettiin vain 40/585 (6.8%) potilaalla. Havainnollamme on merkitystä empiirisen antibioottihoidon aloituksen kannalta ja se voi rohkaista antibioottihoidosta pidättäytymiseen. Arvioimme Omicron-muunnoksen ilmaantumisen vaikutusta määrittämällä vasta-aineita satunnaisotannalla valituista seeruminäytteistä. Tutkimusjakso käsitti 16 viikkoa vuodenvaihteessa 2021–2022. Rokotuskattavuus vähintään yhden rokoteannoksen saaneiden henkilöiden osalta oli tutkimusjakson aikana 79 %. Nukleokapsidia vastaan muodostuneiden vasta-aineiden esiintyvyys nousi nopeasti etenkin alle 45-vuotiaiden ikäryhmissä: alle 10 %:sta yli 30 %:iin. Tuloksemme korostavat mikrobiologisen seurannan ja diagnostisten testien suorituskyvyn arvioinnin tärkeyttä