Onderzoeksgroepen over de hele wereld testen of honden COVID-19 via de geur kunnen detecteren.Credit: Fatemeh Bahrami/Anadolu Agency/Getty
Asher is een excentriekeling, Storm houdt van zonnebaden en Maple gebruikt graag haar hersenen. Alle drie kunnen ze een rol spelen bij het beheersen van de COVID-19 pandemie, maar ze zijn geen wetenschappers of politici. Het zijn honden.
En ze zijn niet alleen. Over de hele wereld worden honden getraind om de geur van COVID-19 infecties op te sporen. Hondentrainers beweren buitengewone resultaten – in sommige gevallen, zeggen ze dat honden het virus met bijna perfecte nauwkeurigheid kunnen detecteren. Wetenschappers die betrokken zijn bij de inspanningen suggereren dat honden kunnen helpen bij het beheersen van de pandemie omdat ze honderden mensen per uur kunnen screenen op drukke plaatsen zoals luchthavens of sportstadions, en goedkoper zijn om uit te voeren dan conventionele testmethoden zoals de RNA-amplificatietechniek PCR.
Maar de meeste van deze bevindingen zijn nog niet intercollegiaal getoetst of gepubliceerd, waardoor het moeilijk is voor de bredere wetenschappelijke gemeenschap om de beweringen te evalueren. Onderzoekers die werken aan meer conventionele virale tests zeggen dat de eerste resultaten van hondengroepen intrigerend zijn en veelbelovend. Maar sommigen vragen zich af of het proces kan worden opgeschaald tot een niveau waarop de dieren een betekenisvolle impact kunnen hebben.
Op 3 november kwamen groepen die met de dieren werken bijeen in een online workshop genaamd International K9 Team om voorlopige resultaten van experimenten te delen en om de manier waarop hun onderzoek wordt gecoördineerd te verbeteren.
“Niemand zegt dat ze een PCR-machine kunnen vervangen, maar ze zouden veelbelovend kunnen zijn,” zegt veterinair neuroloog Holger Volk van de Universiteit voor Diergeneeskunde Hannover in Duitsland, die een inspanning leidt om COVID-snuffelende honden te trainen en te bestuderen en niet sprak op het evenement.
Sense of wonder
Mensen hebben decennialang geprofiteerd van de superieure reukzin van honden. De neus van honden heeft 300 miljoen geurreceptoren, vergeleken met die van mensen, 5 of 6 miljoen. Dat stelt hen in staat om minuscule geurconcentraties te detecteren die mensen niet kunnen. Snuffelhonden zijn reeds een vertrouwd beeld op luchthavens, waar zij vuurwapens, explosieven en drugs opsporen. Wetenschappers hebben honden ook getraind om bepaalde vormen van kanker en malaria op te sporen, maar de dieren worden niet routinematig voor dit doel ingezet. Onderzoekers weten niet zeker wat de honden ruiken, maar velen vermoeden dat deze ziekten ertoe leiden dat het menselijk lichaam een duidelijk patroon van vluchtige organische stoffen (VOC’s) afgeeft. Deze moleculen verdampen gemakkelijk en creëren een geur die honden kunnen oppikken. Eerder werk met niet-COVID-virussen heeft gesuggereerd dat virale infecties dit ook zouden kunnen veroorzaken.
Veel snuffelhondenwetenschappers richtten hun aandacht al vroeg in de pandemie op COVID-19. Zij hebben hun honden getraind om monsters te ruiken, meestal van zweet, in steriele containers, en om op de grond te gaan zitten of pootjes te geven wanneer zij tekenen van infectie detecteren. Bij proeven op luchthavens in de Verenigde Arabische Emiraten, Finland en Libanon worden honden gebruikt om COVID-19 op te sporen in zweetmonsters van passagiers; deze worden vervolgens gecontroleerd met conventionele tests. Volgens gegevens die op de K9-bijeenkomst werden gepresenteerd, hebben honden in Finland en Libanon gevallen geïdentificeerd dagen voordat conventionele tests het virus detecteerden, wat suggereert dat ze infectie kunnen opmerken voordat de symptomen beginnen.
Riad Sarkis, een chirurg en onderzoeker aan de Saint Joseph University in Beiroet, maakt deel uit van een Frans-Libanees project dat 18 honden heeft opgeleid. Sarkis gebruikte de beste twee performers voor de luchthavenproef in Libanon. De honden screenden 1.680 passagiers en vonden 158 COVID-19 gevallen die werden bevestigd door PCR-tests. De dieren identificeerden negatieve resultaten met 100% nauwkeurigheid, en detecteerden 92% van de positieve gevallen correct, volgens niet-gepubliceerde resultaten. “Dit is zeer nauwkeurig, haalbaar, goedkoop en reproduceerbaar,” zegt Sarkis, die is benaderd over het gebruik van de honden in scholen, banken en gevangenissen, en werkt samen met een winkelcentrum om COVID-19-tests aan te bieden met behulp van de dieren.
Lage-inkomenslanden met beperkte labruimte zouden met name kunnen profiteren van de aanpak, zegt Isabella Eckerle, een viroloog aan de Universitaire Ziekenhuizen van Genève in Zwitserland.
Sample sizes
Maar er is slechts één gepubliceerd tijdschriftartikel over de effectiviteit van honden bij het opsporen van COVID-19, door Volk’s groep; hij beschrijft het als een pilotstudie1. De onderzoekers trainden acht honden op monsters genomen uit de monden en luchtpijpen van zeven mensen die in het ziekenhuis waren opgenomen met COVID-19 en zeven niet-geïnfecteerde mensen. De honden identificeerden 83% van de positieve gevallen en 96% van de negatieve.
De vals-positieve en negatieve percentages van de standaard PCR-laboratoriumtest variëren, afhankelijk van het merk van de gebruikte test en het tijdstip van de test. Een systematische review gepubliceerd als een preprint2 op medRxiv vond het vals-negatieve percentage van RT-PCR-tests 2-33% als hetzelfde monster herhaaldelijk wordt getest.Tot 4% van de Britse PCR-testresultaten kunnen vals-positieven zijn, volgens overheidsdocumenten.
Critici zeggen dat in de Duitse hondenstudie monsters van te weinig patiënten zijn gebruikt. De honden zouden kunnen leren om de specifieke geur van de monsters te identificeren in plaats van van COVID-19, zegt Cynthia Otto, die het Penn Vet Working Dog Centre leidt aan de Universiteit van Pennsylvania in Philadelphia en ook werkt met COVID-19 snuffelhonden.
In haar werk, dat ook ongepubliceerd is, heeft ze ontdekt dat de honden het verschil kunnen zien tussen monsters van urine of zweet van mensen met COVID-19 en die van mensen zonder de ziekte. Ze werkt samen met chemici om te begrijpen welke VOC’s de honden oppikken; een paper waarin dit wordt beschreven is in voorbereiding. “De honden kunnen het. De uitdaging is de onwetendheid die wij als mensen hebben over wat de honden in verwarring kan brengen,” zegt ze. En in een poging om een grote dataset te verzamelen, verzamelt haar team zweetmonsters van 1.000 T-shirts die ’s nachts zijn gedragen door mensen die positief en negatief zijn getest voor COVID-19.
Een groep in Frankrijk, geleid door veterinair wetenschapper Dominique Grandjean aan de Nationale Veterinaire School van Alfort in de buurt van Parijs, plaatste zijn werk3 op de preprint server bioRxiv in juni. De onderzoekers, onder wie Sarkis, trainden 8 honden om COVID-19 op te sporen in 198 zweetmonsters, waarvan ongeveer de helft afkomstig was van mensen met de ziekte. Wanneer deze werden verborgen in een rij van negatieve monsters, identificeerden de honden de positieve monsters 83-100% van de tijd. In het verslag wordt niet vermeld hoe goed de honden negatieve testresultaten herkenden. Het onderzoek wordt nu beoordeeld in een tijdschrift, maar Grandjean zegt dat het proces niet gemakkelijk is geweest. “Om papers over detectiehonden te publiceren is erg moeilijk, omdat de meeste recensenten niets weten over werkhonden,” zegt hij.
De gegevens in die studie zien er veelbelovend uit, zegt Fyodor Urnov, een gen-editing wetenschapper die werkt aan COVID-tests aan de Universiteit van Californië, Berkeley. Maar hij zou graag grotere datasets zien over hoe goed honden positieve en negatieve monsters identificeren. Hij merkt ook op dat er variatie is in hoe goed individuele honden presteren. In Grandjean’s studie, bijvoorbeeld, identificeerden 2 honden 68 van de 68 positieve monsters, terwijl één 10 van de 57 gevallen miste.
Groepen moeten hun steekproefgroottes vergroten voordat de bredere wetenschappelijke gemeenschap kan evalueren hoe nuttig de honden kunnen zijn, is het eens met James Logan, een infectieziekte-onderzoeker aan de London School of Hygiene & Tropical Medicine die COVID-19 honden traint en bestudeert, waaronder Storm, Maple en Asher. “Het is belangrijk om niet te vroeg naar buiten te treden met grote beweringen en kleine datasets,” zegt hij.