The special session of COVID-19: Virology and Diagnosis

รศ. ดร. พญ. ทวิติยา สุจริตรักษ์
สาขาวิชาโรคติดเชื้อ ภาควิชากุมารเวชศาสตร์
คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

เนื้อหางานประชุมใหญ่ประจำปี 2563 ครั้งที่ 24 จัดโดย สมาคมโรคติดเชื้อในเด็กแห่งประเทศไทย วันที่ 17 ตุลาคม 2563

การระบาดของโรคติดเชื้อไวรัสโคโรนา 2019 (Coronavirus disease 2019 หรือ COVID-19) เริ่มต้นขึ้นตั้งแต่วันที่ 30 ธันวาคม พ.ศ. 2562 ที่มีรายงานกลุ่มผู้ป่วย (cluster of patient) ด้วยโรคปอดอักเสบที่ไม่ทราบสาเหตุ (pneumonia of unknow cause) เกิดขึ้นที่เมืองอู่ฮั่น มณฑลหูเป่ย์ สาธารณรัฐประชาชนจีน ต่อมาในวันที่ 7 มกราคม พ.ศ. 2563 ศูนย์ควบคุมและป้องกันโรคแห่งสาธารณรัฐประชาชนจีน (Chinese Center for Disease Control and Prevention; China CDC) ได้ออกมาประกาศอย่างเป็นทางการว่าสาเหตุของโรคปอดอักเสบของผู้ป่วยที่เกิดขึ้นในเมืองอู่ฮั่นนั้น เกิดจากเชื้อไวรัสโคโรนาชนิดใหม่ที่ไม่ใช่ไวรัสซาร์ส-โควี (Severe Acute Respiratory Syndrome-Coronavirus; SARS-CoV) และไวรัสเมอร์ส-โควี (Middle East Respiratory Syndrome-Coronavirus; MERS-CoV) จึงตั้งชื่อไวรัสชนิดนี้ ในตอนแรกว่า 2019-Novel Corona Virus (2019-nCoV) และในวันที่ 10 มกราคม พ.ศ. 2563 ทางสาธารณรัฐประชาชนจีนได้ประกาศลำดับพันธุกรรม (gene sequence) ของไวรัสชนิดใหม่ (2019-nCoV) นี้ เพื่อให้ประเทศอื่น ๆ ได้รับทราบ¹ หลังจากนั้นการระบาดของโรคติดเชื้อโคโรนา 2019 ในสาธารณรัฐประชาชนจีนได้กระจายเป็นวงกว้างอย่างรวดเร็ว และได้กระจายไปยังประเทศอื่น ๆ ผ่านทางผู้เดินทางจากสาธารณรัฐประชาชนจีน และประเทศที่มีรายงานการแพร่ระบาดของเชื้อไวรัสดังกล่าวภายในประเทศ ทำให้จำนวนผู้ป่วยติดเชื้อไวรัสโคโรนา 2019 เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในทุกภูมิภาคทั่วโลก โดยในวันที่ 30 มกราคม พ.ศ. 2563 องค์การอนามัยโลก (World Health Organization; WHO) ได้ประกาศให้โรคติดเชื้อไวรัสโคโรนา 2019 เป็นภาวะฉุกเฉินทางสาธารณสุขระหว่างประเทศ (Public Health Emergency of International Concern)² ต่อมาในวันที่ 11 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2563 ทาง The International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) ได้ออกมาประกาศชื่อใหม่ของไวรัสที่ทำให้เกิดโรคติดเชื้อไวรัสโคโรนา 2019 คือ ไวรัสซาร์ส-โควี-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome-Coronavirus-2; SARS-CoV-2) และตั้งชื่อโรคที่เกิดจากการติดเชื้อไวรัสดังกล่าวว่า โรคติดเชื้อไวรัสโคโรนา 2019 หรือโรคโควิด-19 (Coronavirus disease 2019; COVID-19)3 และในวันที่ 11 มีนาคม พ.ศ. 2563 องค์การอนามัยโลกได้ประกาศให้โรคโควิด-19 เป็นโรคระบาดใหญ่ทั่วโลก (pandemic)4 โดยในปัจจุบันยังคงมีผู้ป่วย และผู้เสียชีวิตด้วยโรคโควิด-19 เพิ่มจำนวนขึ้นอย่างต่อเนื่อง และในหลายประเทศทั่วโลกยังคงควบคุมสถานการณ์การระบาดของโรคไม่สำเร็จ

ไวรัสโคโรนา (Coronavirus)

ไวรัสโคโรนา เป็นไวรัสชนิดอาร์เอ็นเอสายเดี่ยวที่มีเยื่อหุ้มไขมันล้อมรอบ (enveloped positivestranded RNA virus) จัดอยู่ในตระกูล (family) Coronaviridae ซึ่งสามารถแบ่งได้เป็น 4 สกุล (genus) ได้แก่ Alphacoronavirus, Betacoronavirus, Deltacoronavirus และ Gammacoronavirus ไวรัสโคโรนาจัดเป็นไวรัสที่มีขนาดใหญ่ที่สุด ในกลุ่มไวรัสที่มีสารพันธุกรรมอาร์เอ็น เอ (RNA virus) โดยคำว่า “ โคโรนา (corona)” มาจากคำว่า crown ในภาษาลาติน ซึ่งแปลว่ามงกุฎ เนื่องจากเชื้อไวรัสชนิดนี้เมื่อส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน จะเห็นกลุ่มของคาร์โบไฮเดรตเป็นปุ่ม (spikes) ยื่นออกจากอนุภาคไวรัส ซึ่งมีลักษณะคล้ายมงกุฎล้อมรอบ ในปัจจุบันไวรัสโคโรนาที่สามารถก่อโรคในคน (human coronavirus; HCoV) มีทั้งหมด 7 สายพันธุ์ ประกอบด้วย สายพันธุ์ที่ก่อโรคไม่รุนแรง จำนวน 4 สายพันธุ์ ได้แก่  HCoV-229E, HCoVOC43, HCoV-NL63 และ HCoV-HKU1 ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่มักก่อให้เกิดการติดเชื้อในระบบทางเดินหายใจส่วนบน (upper respiratory tract infection) และสายพันธุ์ที่ก่อโรครุนแรง จำนวน 3 สายพันธุ์ ได้แก่ ไวรัสซาร์ส-โควี (SARS-CoV) ที่ทำให้เกิดโรคปอดอักเสบชนิดรุนแรงในประเทศจีน และฮ่องกง ในช่วงปี พ.ศ. 2545 – 2546 ไวรัสเมอร์ส-โควี (MERS-CoV) ที่ทำให้เกิดโรคปอดอักเสบชนิดรุนแรงในประเทศแถบตะวันออกกลาง ในช่วงปี พ.ศ. 2555 – 2556 และไวรัสซาร์ส-โควี-2 (SARSCoV-2) ซึ่งถือเป็นสายพันธุ์ล่าสุดที่เพิ่งค้นพบ และทำให้เกิดโรคโควิด-19 ที่มีการระบาดใหญ่ทั่วโลก (pandemic) ในปัจจุบัน^5-6

ไวรัสซาร์ส-โควี-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome-Coronavirus-2; SARS-CoV-2)

จากการศึกษารหัสพันธุกรรม และลำดับนิวคลิดอไทด์ทั้งหมดในจีโนม (whole genome sequencing) ของเชื้อไวรัสซาร์ส-โควี-2 (SARS-CoV-2) พบว่า เชื้อไวรัสชนิดนี้มีลำดับนิวคลิโอไทด์ประมาณ 29,903 คู่เบส และเมื่อวิเคราะห์ความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการ (phylogenetic tree) พบว่า เชื้อไวรัสซาร์ส-โควี-2 (SARS-CoV-2) มีความใกล้เคียงกับเชื้อไวรัสซาร์สของค้างคาวที่พบในประเทศจีน (bat SARS-like coronavirus ZC45) ประมาณ ร้อยละ 89 และไวรัสซาร์สของมนุษย์ (SARS-CoV) ประมาณร้อยละ 79 ดังนั้น ไวรัสชนิดนี้จึงถูกจัดอยู่ในสกุล (genus) Betacoronaivrus สกุลย่อย (sub-genus) Sarbecovirus เช่นเดียวกับไวรัสซาร์สของมนุษย์ (SARS-CoV) ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า ไวรัสซาร์ส-โควี-2 (SARS-CoV-2) มีต้นตอมาจากเชื้อไวรัสโคโรนาในค้างคาว และเกิดการกลายพันธุ์ ทำให้ได้เชื้อไวรัสซาร์ส-โควี-2 (SARSCoV-2) เพียงแต่ยังไม่มีหลักฐานแน่ชัดว่าสัตว์ตัวกลาง (intermediate host) ที่นำเชื้อไวรัสจากค้างคาวติดต่อมาสู่คนนั้นเป็นสัตว์ชนิดใด เนื่องจากในอดีต พบว่า ไวรัสซาร์ส-โควี (SARS-CoV) มีชะมด (palm civet) เป็นสัตว์ตัวกลาง และไวรัสเมอร์ส-โควี (MERS-CoV) มีอูฐหนอกเดียว (dromedary camel)เป็นสัตว์ตัวกลาง^6-8

กลไกการติดเชื้อของไวรัสซาร์ส-โควี-2

การติดเชื้อของไวรัสซาร์ส-โควี-2 (SARS-CoV-2) เกิดจากไวรัสใช้โปรตีนส่วนที่ยื่นเป็นปุ่ม (spike) จับกับตัวรับ (receptor) บนผิวเซลล์ โดยสำหรับไวรัสซาร์ส-โควี-2 (SARS-CoV-2) นั้น จะใช้โมเลกุล angiotensin-converting enzyme (ACE2) เป็นตัวรับเช่นเดียวกับเชื้อไวรัสซาร์สของค้างคาว (bat SARSlike coronavirus ZC45) และเชื้อไวรัสซาร์ส-โควีของมนุษย์ (SARS-CoV) และภายหลังจากที่ไวรัสสามารถจับกับเซลล์ได้แล้วจะเกิดกระบวนการปล่อยสารพันธุกรรมเข้าเซลล์ การเพิ่มจำนวนสารพันธุกรรม และการประกอบเป็นอนุภาคไวรัสใหม่ต่อไป^{6, 8, 9}

การติดต่อของเชื้อไวรัสซาร์ส-โควี-2

การติดต่อหลักของเชื้อไวรัสซาร์ส-โควี-2 (SARS-CoV-2) คือ การติดต่อผ่านทางฝอยละอองขนาดใหญ่ (respiratory droplet) เช่น การไอ การจามตะโกน ร้องเพลงเสียงดัง เป็นต้น ซึ่งเมื่อผู้รับเชื้อ (โดยเฉพาะผู้ที่อยู่ใกล้ชิดกับผู้ป่วยในระยะไม่เกิน 2 เมตร) มีการสูดหายใจเอาละอองฝอยดังกล่าวเข้าไป จะทำให้เชื้อไวรัสสามารถเข้าไปในทางเดินหายใจของผู้รับเชื้อได้ นอกจากนั้น ยังพบว่า การติดเชื้อโดยการสัมผัส เช่น การสัมผัสพื้นผิวหรือสิ่งของที่ใช้ร่วมกัน อาจเป็นอีกช่องทางหนึ่งที่ทำให้เกิดการติดต่อของไวรัสชนิดนี้ได้เช่นกัน แต่มักไม่ได้ทำให้เกิดการระบาดเป็นกลุ่มก้อนอย่างรวดเร็ว สำหรับการติดต่อของเชื้อไวรัสชนิดนี้ผ่านทางฝอยละอองขนาดเล็ก (airborne) สามารถเกิดขึ้นได้ หากมีการทำหัตถการบางอย่างในผู้ป่วยที่ทำให้เกิดฝอยละอองเสมหะขนาดเล็ก (aerosolizedgeneration procedure) ขึ้นมา เช่น การใส่หรือถอดท่อช่วยหายใจ การพ่นยา การดูดเสมหะผ่านทางท่อช่วยหายใจ และการช่วยฟื้นคืนชีพ เป็นต้น¹⁰

การตรวจวินิจฉัยโรคโควิด-19 ด้วยการตรวจทางห้องปฏิบัติการ

สำหรับการตรวจวินิจฉัยโรคโควิด-19 ด้วยการตรวจทางห้องปฏิบัติการนั้น สามารถเก็บตัวอย่างสิ่งส่งตรวจจากระบบทางเดินหายใจส่วนบน (upper respiratory tract) เช่น สิ่งส่งตรวจจากโพรงหลังจมูก (nasopharyngeal swab) ช่องปาก (oral swab) ลำคอ (pharyngeal seab) และสิ่งส่งตรวจจากระบบทางเดินหายใจส่วนล่าง (lower respiratory tract) เช่น น้ำล้างหลอดลมและถุงลม (bronchoalveolar lavage) เป็นต้น นอกจากนี้การตรวจหาภูมิคุ้มกันต่อไวรัสซาร์ส-โควี-2 (SARSCoV-2) ในเลือก ก็สามารถทำได้เช่นกัน¹¹

ในปัจจุบันการตรวจวินิจฉัยโรคโควิด-19 ด้วยการตรวจทางห้องปฏิบัติการ แบ่งเป็น 2 วิธีหลัก¹² ได้แก่

1. การยืนยันการพบเชื้อไวรัสซาร์ส-โควี-2 (SARS-CoV-2) ด้วยการตรวจสารพันธุกรรมในสิ่งส่งตรวจจากผู้ป่วย โดยใช้หลักการ nucleic acid amplifivation test (NAAT) ซึ่งเป็นเทคนิคการเพิ่มปริมาณสารพันธุกรรมของไวรัสในสิ่งตรวจ เช่น วิธีการ reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) โดยสำหรับการตรวจวินิจฉัยเชื้อไวรัสซาร์ส-โควี-2 (SARS-CoV-2) ได้มีการออกแบบ primer และ probe ที่มีประสิทธิภาพและความจำเพาะกับเชื้อ และไม่จับกับจีโนมของไวรัสโคโรนาสายพันธุ์อื่น ๆ โดยทั่วไปการวินิจฉัยโรคโควิด-19 นั้น จะต้องพบยีนเป้าหมายอย่างน้อย 2 ยีน ที่แตกต่างกัน โดยต้องมีอย่างน้อยหนึ่งยีนเป้าหมายที่มีความจำเพาะต่อเชื้อไวรัสซาร์ส-โควี-2 (SARSCoV-2) เพื่อป้องกันการวินิจฉัยผิดพลาด
2. การตรวจทางภูมิคุ้มกันวิทยาเพื่อหาภูมิคุ้มกันต่อไวรัสซาร์ส-โควี-2 ในผู้ป่วย (serology test) โดยวิธีการตรวจที่มีใช้ในปัจจุบัน ได้แก่
   1. การตรวจวินิจฉัยด้วยวิธีรวดเร็ว (rapid diagnostic test; RDT) เป็นการตรวจหาภูมิคุ้มกัน (antibody) ต่อเชื้อไวรัส แต่ไม่สามารถบอกปริมาณของภูมิคุ้มกัน และไม่สามารถบอกได้ว่าเป็นภูมิคุ้มกันที่สามารถป้องกันโรคได้ (protective antibody)หรือไม่
   2. การตรวจด้วยวิธี enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) เป็นการตรวจหาภูมิคุ้มกัน (antibody) ต่อเชื้อไวรัส ซึ่งสามารถบอกปริมาณของภูมิคุ้มกันได้ แต่ไม่สามารถบอกได้ว่าเป็นภูมิคุ้มกันที่สามารถป้องกันโรคได้ (protective antibody) หรือไม่
   3. การตรวจด้วยวิธี neutralization assay โดยวิธีการตรวจนี้จำเป็นต้องใช้เชื้อไวรัสตัวเป็นในการทดสอบ (ต้องดำเนินการในห้องปฏิบัติการที่มีความปลอดภัยทางชีวภาพระดับที่ 3) โดยภูมิคุ้มกันที่ตรวจพบนั้น จะสามารถบอกได้ว่าเป็นภูมิคุ้มกันที่สามารถป้องกันโรคได้ (protective antibody) หรือไม่
   4. สำหรับการตรวจทางห้องปฏิบัติการด้วยวิธีการตรวจอื่น ๆ เช่น การเพาะเลี้ยงเชื้อไวรัส (viral isolation) และการถอดรหัสพันธุกรรมของเชื้อไวรัสซาร์ส-โควี-2 (genomic sequencing for SARS-CoV-2) นั้น มักเป็นการตรวจทางห้องปฏิบัติการที่ได้ในงานวิจัยเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งมักไม่ได้นำมาใช้สำหรับการวินิจฉัยโรคในทางเวชปฏิบัติ¹²

เอกสารอ้างอิง

1. World Health Organization. Novel coronavirus (2019-nCoV). Situation report-1 [internet].20220.[cited 2020 October 5]. Available from: https://www.who.int/dics/default-source/coronaviruse/ situation-reports/20200121-sitrep-1-2019-ncov.pdf.
2. World Health Organization. Statement on the second meeting of the International Health Regulations (2005) Emergency Committee regarding the outbreak of novel coronavirus (2019-n-CoV) [internet]. 2020 [cited 2020 Oct 5]. Available from: http://www.who.int/news-room/detail/30-01-2020-statement-on-the-secondmeeting-of-the-international-health-regulations-(2005)-emergency-committee-regarding-the-outbreak-of-novelcoronavirus-(2019-ncov)
3. World Health Organization. Naming the coronavirus disease (COVID-19) and the virus that causes it [Internet]. 2020 [cited 2020 October 5]. Available from : https://www.who.int/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019/technical-guidance/naming-the-coronavirus-disease-(covid-2019)-and–the-virusthat-causes-it.
4. World Health Organization. WHO Director-General’s opening remarks at the media briefing on COVID-19-11 March 2020 [internet].2020 [cited 2020 October 5]. Available from:http:// www.who.int/dg/speeches/detail/who-director-general-s-opening-remarks-at-the-media-briefing-on-covid-19-11-march-2020.
5. Li X, Luk H, Lau S, Woo P. Human coronavirus: General features.Reference Module in Biomedical Sciences. 2519: B978-0-12-801238-3.95704-0.
6. Zhou P, Yang XL, Wang XG, et al. Discovery of a novel coronavirus associated with the recent pneumonia outbreak in humans and its potential bat origin. Nature. 2020; 579: 270 – 3.
7. Wu F, Zhao S, Bin Yu, et al. Complete genome characterization of a novel coronavirus associated with severe human respiratory disease in Wuhan, China. bioRxiv 2020. Doi: https://dio.org/10.1101/2020.01.24.919183.
8. Lu R, Zhao X, Li J, et al. Genomic characterization and epidemiology of 2019 novel coronavirus: implications for virus origins and receptor binding. Lancet. 2020; 395: 565 – 74.
9. Wan Y, Shang J, Graham R, Baric RS, Li F. Receptor recognition by the novel coronavirus from Wuhan: an analysis based on decade-long structural studies of SARS coronavirus. J Virol. 2020;94: e00127-20.
10. World Health Organization. Modes of transmission of virus causing COVID-19: implications for IPC precaution recommendations [internet].2020[cited 2020 October 5]. Available from: https://www.who.int/news-room/commentaries/detail/modesof-transmission-of-virus-causing-covid-19-implications-for-ipcprecaution-recommendations.
11. World Health Organization. Laboratory testing for 2019 novel coronavirus (2019-nCoV) in suspected human cases: Interim guidance [Internet].2020 [cited 2020 October 5 ]. Available from:https://www.who.int/publications/i/item/10665-331501.
12. World Health Organization. Diagnostic testing for SARS-CoV-2 [Internet].2020 [cited 2020 October 5]. Available from:https://www.who.int/publications/i/item/diagnostic-testing-for-sars-cov-2.