新型冠狀病毒肺炎疫情在國內(nèi)已逐漸平穩(wěn),全球疫情卻正處爆發(fā)期。當(dāng)各國不得不開始重視起疫情的控制時,首先要解決的就是新型冠狀病毒的檢測問題?;仡檱鴥?nèi)的抗疫歷程,我們很早就確立了核酸檢測作為新型冠狀病毒肺炎的診斷金標(biāo)準(zhǔn),但曾有很多臨床醫(yī)生強烈反映核酸檢測出現(xiàn)了“假陰性”的情況,即對于一些臨床、影像學(xué)和流行病學(xué)特征都高度提示新冠的患者,核酸檢測結(jié)果卻為陰性,甚至有的患者需要3次以上核酸檢測才第一次返回陽性結(jié)果。要理解并解決“假陰性”的問題,我們需要對新型冠狀病毒的檢測原理和過程有一個基礎(chǔ)的了解。
一、新型冠狀病毒核酸檢測,到底在檢測什么?
新型冠狀病毒的檢測目前有2種方法,第一種是核酸檢測,第二種是抗體檢測。核酸檢測的對象是病毒的RNA,抗體檢測的對象是機體在免疫過程中產(chǎn)生的與病毒蛋白特異性結(jié)合的抗體。
RNA可以理解為病毒的遺傳密碼,是由數(shù)萬個密碼子連接而成的單鏈密碼串。對RNA的檢測實際上只需要選擇這長串密碼中特異性的位點,如果特異性位點中的密碼序列符合,那么就可以確認(rèn)標(biāo)本中存在新型冠狀病毒。實際檢測中,現(xiàn)有的核酸檢測都是檢測DNA的,所以在對標(biāo)本處理得到基因組RNA之后,往往需要將RNA逆轉(zhuǎn)錄為互補的cDNA。熒光RT-PCR是目前使用最廣泛的新型冠狀病毒核酸檢測方法,因其具有優(yōu)異的靈敏度和特異性并且快速簡單成本低。熒光RT-PCR的原理是首先把cDNA在PCR反應(yīng)體系中進(jìn)行擴增并使用熒光進(jìn)行標(biāo)記,每擴增一條DNA 鏈,就有一個熒光分子產(chǎn)生(圖2)。通過測定熒光達(dá)到一定閾值所需擴增循環(huán)數(shù)(Ct 值)來實現(xiàn)靶標(biāo)定量檢測。初始靶標(biāo)核酸的濃度越高,Ct 值越小。由于SARS-CoV-2屬于RNA病毒,容易發(fā)生變異,為防止錯檢和漏檢,PCR檢測一般會分別在ORF1ab基因、N基因選取2個靶標(biāo),有時還會在E基因上選取第3個靶標(biāo),以提高SARS-CoV-2的陽性檢出率。
全基因組測序是新型冠狀病毒檢測的另外一種核酸檢測方法。對病毒進(jìn)行全基因組測序 可以幫助我們了解病毒的遺傳信息,最初新型冠狀病毒的鑒別就是通過基因測序進(jìn)行的,測序結(jié)果可以用于指導(dǎo)核酸檢測產(chǎn)品(如熒光RT-PCR)的設(shè)計,并對病毒進(jìn)行追蹤和溯源。測序技術(shù)的最大優(yōu)勢在于高敏感性、高準(zhǔn)確性,但測序技術(shù)由于儀器成本較高,依賴于專業(yè)人員對序列的解讀,且檢測時間較長,目前還不適用于大規(guī)模檢測。此外,其他核酸檢測方法還包括液滴數(shù)字PCR,基因芯片等,這些核酸檢測方法可以進(jìn)一步改善檢測的效率和精度,但由于設(shè)備和操作流程要求較高,也不適合緊急疫情期間的大規(guī)模應(yīng)用。由于RNA病毒容易發(fā)生變異,為防止錯檢和漏檢,用于SARS-CoV-2檢測的PCR檢測一般會分別在ORF1ab基因、N基因選取兩個靶標(biāo),有時還會在E基因上選取第3個靶標(biāo),以提高SARS-CoV-2的陽性檢出率。
新型冠狀病毒抗體檢測原理是基于抗體與抗原的特異性結(jié)合這一特性,抗體是人體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生用于對抗抗原的物質(zhì)。在人體感染SARS-CoV-2后,病毒會作為抗原刺激人體免疫細(xì)胞產(chǎn)生抗體,因此可以通過檢測人體內(nèi)是否產(chǎn)生特異性的抗體來間接檢測是否感染SARS-CoV-2。檢測的抗體主要分為免疫球蛋白M(IgM)和免疫球蛋白G(IgG)兩類。lgM是機體初次免疫應(yīng)答產(chǎn)生的抗體,一經(jīng)感染,立即產(chǎn)生,但持續(xù)時間不長,主要作為早期感染的指標(biāo)。lgG是機體再次免疫應(yīng)答產(chǎn)生的抗體,產(chǎn)生時間晚,持續(xù)時間長,主要作為感染和既往感染的指標(biāo)。一般認(rèn)為在發(fā)病7天后體內(nèi)才開始出現(xiàn)IgM抗體,發(fā)病15天后開始出現(xiàn)IgG抗體。同時檢測lgM、lgG抗體可以提高檢測的準(zhǔn)確性,減少漏診??贵w檢測的樣本主要是血清、血漿或全血。目前使用最廣泛的新型冠狀病毒抗體檢測方法為免疫色譜試紙條,其原理為預(yù)先在試紙條的檢測線(T線)上固定抗體(抗原檢測)或抗抗體(抗體檢測),在控制線(C線)上固定二抗,結(jié)合墊帶有免疫標(biāo)記的探針。一般探針為膠體金、乳膠粒子或熒光微球等具有比色或熒光信號的微顆粒。在樣品墊中加入待測樣本,樣本流至結(jié)合墊時,通過抗原–抗體相互作用與探針結(jié)合,形成樣本–探針復(fù)合物。當(dāng)流動至T線時,復(fù)合物會被T線上的抗體或者抗抗體捕獲,形成標(biāo)記三明治夾心結(jié)構(gòu)復(fù)合物,使T線顯色。T線和C線同時顯色表明待測標(biāo)本中含有病毒的抗原或者抗體,只有C線則表明無病毒抗原或抗體。免疫色譜試紙條法無需復(fù)雜的儀器,操作簡單,可直接目視判定結(jié)果,檢測時間只需十幾分鐘,適合于現(xiàn)場快速篩查。但其準(zhǔn)確度和靈敏度有限,可以作為新型冠狀病毒檢測的輔助方法。
二、核酸檢測為什么是診斷金標(biāo)準(zhǔn),“假陰性”如何解釋?
核酸檢測之所以是新型冠狀病毒肺炎診斷的金標(biāo)準(zhǔn),是因為核酸檢測在本質(zhì)上是一種病原學(xué)檢測,即在標(biāo)本中檢測到了SARS-CoV-2特有的基因片段,那么除非標(biāo)本被污染,可以肯定患者存在SARS-CoV-2感染。目前嚴(yán)格執(zhí)行"三個陰性樣本隨機放在臨床標(biāo)本中間同時參與檢測全過程"的質(zhì)控策略,可以有效而及時地識別出標(biāo)本被污染的情況。臨床醫(yī)生曾反映強烈的核酸檢測"假陰性"概念,往往指的是患者的臨床癥狀及影像學(xué)證據(jù)高度疑似新型冠狀病毒肺炎,但2019-nCoV核酸檢測多次或始終為"陰性"。而對于檢驗實驗室而言,假陰性指的是所采集標(biāo)本中存在有足夠量的病毒,但卻沒有被檢出。導(dǎo)致“假陰性”的可能原因包括:
被感染者細(xì)胞內(nèi)的病毒量不足:不同病程階段以及機體不同部位存在的病毒量有所不同,例如感染初期可能體內(nèi)病毒量較低而無法檢出;不同部位中,肺泡灌洗液中最容易檢出病毒核酸,其次是深咳痰,再是鼻咽部,再次是口咽部。
標(biāo)本采集時未采集到含病毒的細(xì)胞:采集部位不當(dāng),如采集口咽拭子時,采集深度不夠;采集鼻咽拭子沒有采到鼻腔深處等,則可能采集到的細(xì)胞絕大部分都是不含病毒的細(xì)胞。
檢測試劑的可靠性不足:任何一種檢測試劑的檢測范圍都存在下限,病毒數(shù)量低于檢測下限時是無法檢出的。此外,若原始標(biāo)本中病毒數(shù)量低于一定程度,就很可能在核酸擴增檢測的反應(yīng)體系中沒有病毒核酸,試劑也就無法檢出。
實驗室質(zhì)量控制不規(guī)范:例如未嚴(yán)格遵守標(biāo)本運輸?shù)臏囟群蜁r間要求,檢測操作或者結(jié)果判讀不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)取?/p>
根據(jù)中華醫(yī)學(xué)會檢驗醫(yī)學(xué)分會發(fā)布的《新型冠狀病毒肺炎病毒核酸檢測專家共識》,新型冠狀病毒檢測陽性結(jié)果的報告要求滿足以下任一條:(1)ORF1ab和N基因同時陽性時,判定為陽性;(2)若僅ORF1ab或N基因其中之一檢測結(jié)果陽性時,需重新提取原標(biāo)本的核酸進(jìn)行復(fù)查,復(fù)查后ORF1ab或N基因仍為陽性時,判定為陽性。陰性結(jié)果的報告要求為兩個位點擴增結(jié)果都無反應(yīng)。其余情況都認(rèn)為“可疑結(jié)果”,需要換用不同廠家或者敏感度更高的檢測方法進(jìn)行確認(rèn),并建議建議臨床重新采集標(biāo)本或更換部位采集標(biāo)本再次檢測。對于核酸檢測報告的陰性結(jié)果,需要結(jié)合患者的臨床特征進(jìn)行綜合判定,如果患者的癥狀、流行病學(xué)和胸部CT表現(xiàn)都高度提示感染時,很可能是因為標(biāo)本中病毒量低于檢測下限而未被檢出,該情況下建議重新采集標(biāo)本或者更換標(biāo)本采集部位后再次檢測。
三. 目前已有哪些可商用的新型冠狀病毒檢測試劑?
截至目前,國家藥品監(jiān)督管理局共批準(zhǔn)新冠病毒核酸檢測試劑11個,抗體檢測試劑8個(如圖4)需要注意的是,正常情況下一種檢測試劑在臨床應(yīng)用之前都需要進(jìn)行性能驗證,以確保檢測試劑的性能可以滿足臨床需要,但疫情突發(fā),已獲批的所有新型冠狀病毒檢測試劑都是屬于應(yīng)急審批,所有的檢測試劑產(chǎn)品都未經(jīng)過充分的性能驗證。即便如此,通過應(yīng)急審批的檢驗試劑也很大程度地滿足了國內(nèi)新型冠狀病毒肺炎診斷的需求。此外,在保障我國病毒檢測需要的基礎(chǔ)上,已有越來越多的國產(chǎn)冠狀病毒檢測試劑獲得歐盟認(rèn)證或經(jīng)NGO機構(gòu)進(jìn)行捐贈,馳援全球。
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(注:原文有刪減)
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