新冠肺炎檢測診斷方法的差異分析
瀏覽次數(shù):1524 發(fā)布日期:2020-5-27
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2019年冠狀病毒病(COVID-19)的大流行繼續(xù)影響著世界大部分地區(qū)。對(duì)新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)診斷檢測的認(rèn)識(shí)仍在不斷發(fā)展,對(duì)各類檢測性質(zhì)的清楚認(rèn)識(shí)和對(duì)其結(jié)果的解讀十分重要。
▲詳見https://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/2765837
近日,《JAMA》發(fā)表了一篇觀點(diǎn)性文章,描述了如何解讀2種常用于SARS-CoV-2感染的診斷檢測——逆轉(zhuǎn)錄酶-聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)和IgM和IgG酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA),以及其檢測結(jié)果如何隨時(shí)間變化。
▲SARS-CoV-2診斷檢測與COVID-19發(fā)生發(fā)展的動(dòng)態(tài)關(guān)系
注
估計(jì)的時(shí)間間隔和病毒檢測率是基于一些已發(fā)表報(bào)告的數(shù)據(jù)。由于研究值的差異性,圖中估計(jì)的時(shí)間間隔應(yīng)被認(rèn)為是近似值,僅定性地給出了SARS-CoV-2感染的可能檢測概率。
a 只有在患者從暴露時(shí)開始主動(dòng)隨訪的情況下,才會(huì)開展檢測。
b 鼻咽拭子的PCR結(jié)果更可能為陰性,而不是陽性。
病毒RNA的RT-PCR檢測
迄今為止,診斷COVID-19最常用和最可靠的檢測方法是基于鼻咽拭子或其他上呼吸道樣本(包括咽拭子或最近采用的唾液)的RT-PCR檢測。不同的制造商使用不同的RNA基因靶點(diǎn),大多數(shù)檢測針對(duì)病毒包膜(env)、核衣殼(N)、刺突糖蛋白(S)、RNA依賴性RNA聚合酶(RdRp)和ORF1基因中的一個(gè)或多個(gè)。根據(jù)一些比較性研究,除了RdRp-SARSr (Charité)引物探針可能由于反向引物的不匹配而具有稍低的敏感性外,RT-PCR檢測對(duì)不同單個(gè)基因的敏感性是相當(dāng)?shù)摹?br />
在大多數(shù)有癥狀的SARS-CoV-2感染者中,鼻咽拭子中的病毒RNA在癥狀出現(xiàn)的第1天就可以檢測到,并在癥狀出現(xiàn)的第1周內(nèi)達(dá)到高峰。RT-PCR的循環(huán)閾值(Ct)指產(chǎn)生熒光信號(hào)所需的復(fù)制周期數(shù),較低的Ct值代表較高的病毒RNA載量。臨床報(bào)告Ct值小于40為PCR陽性。RT-PCR檢測的陽性率在第3周開始下降,隨后變得不可檢測。
然而,重癥住院COVID-19患者的Ct值低于輕癥患者的Ct值,并且可能在發(fā)病3周后仍持續(xù)表現(xiàn)為PCR檢測陽性,而大多數(shù)輕癥患者則呈陰性結(jié)果。值得注意的是,PCR結(jié)果呈“陽性”僅反映檢測到病毒RNA,并不一定表示存在活病毒。
在某些情況下,即使在第一次檢測呈陽性的6周之后,仍可通過RT-PCR檢測到病毒RNA。少數(shù)病例在24小時(shí)連續(xù)兩次PCR檢測呈陰性后也轉(zhuǎn)為呈陽性。尚不清楚這是否是檢測錯(cuò)誤、再次感染或再次激活。
▶ 在一項(xiàng)對(duì)9名COVID-19患者的研究中,在發(fā)病的第8天之后,研究人員未能從培養(yǎng)基中分離病毒,這與發(fā)病第1周之后病毒感染性的下降有關(guān)。
這就是為什么美國疾病控制和預(yù)防中心(CDC)就“醫(yī)護(hù)人員何時(shí)可以重回工作崗位”提出了“基于癥狀的策略”建議:
“在恢復(fù)后至少3天(72小時(shí))達(dá)到未使用退燒藥的真正退燒;并且呼吸系統(tǒng)癥狀(如咳嗽、呼吸急促)得到改善;并且自首次癥狀出現(xiàn)至少已過去10天。”
其他樣本的PCR陽性時(shí)間線與鼻咽拭子不太相同。
▶ 在一項(xiàng)研究中,96名受感染者中有55名(57%)的糞便樣本檢測出PCR陽性,而在鼻咽拭子呈陰性后,在4-11天的中位數(shù)期間其糞便PCR仍保持陽性,但與臨床嚴(yán)重程度無關(guān)。
▶ 有研究發(fā)現(xiàn),痰和糞便中PCR陽性持續(xù)時(shí)間相似。痰中PCR陽性率下降較慢,在鼻咽拭子陰性后仍可能為陽性。
▶ 另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),在205例確診為COVID-19的患者中,RT-PCR陽性率最高的是支氣管肺泡灌洗標(biāo)本(93%),其次是痰(72%)、鼻拭子(63%)、咽拭子(32%)。
假陰性結(jié)果主要是由于與發(fā)病有關(guān)的采樣時(shí)機(jī)不當(dāng)和采樣技術(shù)不當(dāng),尤其是鼻咽拭子。大多數(shù)RT-PCR檢測的特異性為100%,這是因?yàn)橐镌O(shè)計(jì)對(duì)SARS-CoV-2的基因組序列具有特異性。由于技術(shù)錯(cuò)誤和試劑污染,偶爾會(huì)出現(xiàn)假陽性結(jié)果。
SARS-CoV-2的抗體檢測
SARS-CoV-2感染也可以通過檢測宿主對(duì)SARS-CoV-2感染的免疫反應(yīng)被間接檢測到。血清學(xué)診斷對(duì)于輕到中度COVID-19患者尤其重要,這些患者可能在發(fā)病兩周之后可被檢出。血清學(xué)診斷也正在成為了解社區(qū)中COVID-19傳播范圍和識(shí)別潛在“已獲得免疫通行證”個(gè)體的重要工具。
最敏感和最早的血清學(xué)標(biāo)志物是總抗體,其水平從癥狀出現(xiàn)的第2周開始升高。雖然IgM和IgG-ELISA早在癥狀出現(xiàn)的第4天就被發(fā)現(xiàn)呈陽性,但在疾病的第2周和第3周才呈較高水平。
▶ 例如,根據(jù)兩項(xiàng)分別對(duì)23名COVID-19患者和85名患者的檢測,所有患者在臨床發(fā)病的第3周和第4周之間都發(fā)生了IgM和IgG血清轉(zhuǎn)化。此后,IgM開始下降,到第5周達(dá)到較低水平,到第7周幾乎消失;而IgG持續(xù)超過7周。
▶ 在一項(xiàng)140例患者的研究中,PCR和IgM-ELISA聯(lián)合檢測核衣殼(NC)抗原的敏感性達(dá)到98.6%,而單獨(dú)PCR檢測僅51.9%。在發(fā)病的最初5.5天,定量PCR的陽性率高于IgM,而IgM-ELISA在發(fā)病的第5.5天后的陽性率更高。
基于ELISA的IgM和IgG抗體檢測對(duì)COVID-19的診斷具有95%以上的特異性。首次PCR檢測和2周后進(jìn)行配對(duì)血清樣本檢測,可進(jìn)一步提高診斷準(zhǔn)確率。
通常,大多數(shù)抗體都是針對(duì)SARS-CoV-2中最豐富的核衣殼蛋白(NC)。因此,針對(duì)NC抗體的檢測將是最敏感的。然而,S蛋白的受體結(jié)合域(RBD-S)是宿主附著蛋白,抗RBD-S的抗體將更具特異性,有望成為中和抗體。因此,用上述一種或兩種抗原檢測IgG和IgM具有較高的敏感性。不過,抗體可能與非典冠狀病毒(SARS-CoV)和其他冠狀病毒有交叉反應(yīng)。
抗體的即時(shí)/床邊快速檢測已經(jīng)得到廣泛的商業(yè)化開發(fā),但質(zhì)量參差不齊。許多制造商沒有透露所用抗原的性質(zhì)。這些檢測本質(zhì)上是純定性的,只能表明是否存在SARS-CoV-2抗體。
中和抗體的存在只能通過菌斑減少中和測試來證實(shí)。不過,ELISA檢測到的IgG抗體的高滴度被發(fā)現(xiàn)與中和抗體呈正相關(guān)。中和抗體的長期持久性和保護(hù)期尚不清楚。
展望
研究利用現(xiàn)有證據(jù),設(shè)計(jì)了檢測COVID-19的診斷標(biāo)記物的臨床時(shí)間線。大多數(shù)可獲得的數(shù)據(jù)是針對(duì)沒有免疫受損的成年人群的。PCR陽性和血清轉(zhuǎn)化的時(shí)間進(jìn)程在兒童和其他人群中可能有所不同,包括大量無癥狀個(gè)體在沒有積極監(jiān)測的情況下未被診斷。
許多疑問仍待解決,特別是在感染SARS-CoV-2的無癥狀和有癥狀的個(gè)體中,潛在免疫力能持續(xù)多久?
先達(dá)基因成功完成ERA法新型冠狀病毒快速檢測試劑盒開發(fā)
應(yīng)對(duì)疫情,蘇州先達(dá)基因科技有限公司迅速反應(yīng)、正面抗擊!目前已成功研制出新型冠狀病毒2019-nCoV核酸檢測試劑盒,通過實(shí)驗(yàn)檢測,可在反應(yīng)20分鐘內(nèi)得出結(jié)果,8~15分鐘即可對(duì)1000到100拷貝數(shù)的病毒基因給出結(jié)果判斷。
樣品檢測結(jié)果:
圖1:先達(dá)基因GS8熒光檢測儀檢測結(jié)果
編號(hào) |
不同濃度樣本 |
判定時(shí)間 |
Δ熒光值 |
結(jié)果 |
A1 |
2×106 |
4min |
15000 |
強(qiáng)陽 |
A2 |
2×105 |
4.5min |
16000 |
強(qiáng)陽 |
A3 |
2×104 |
5.5min |
15700 |
強(qiáng)陽 |
A4 |
2×103 |
7.5min |
12500 |
強(qiáng)陽 |
A5 |
2×102 |
8min |
8000 |
強(qiáng)陽 |
A6 |
2×101 |
14.5min |
850 |
弱陽 |
A7 |
NTC |
- |
<50 |
陰性 |
表1:先達(dá)基因GS8儀器檢測結(jié)果分析
蘇州先達(dá)基因是一家致力分子檢測與診斷領(lǐng)域核酸快速檢測產(chǎn)品研發(fā)的企業(yè),公司研發(fā)的低溫快速核酸檢測技術(shù)(ERA技術(shù)),它具有低溫適應(yīng)性,而且在反應(yīng)速度、靈敏度、準(zhǔn)確性等方面有了極大的突破。該技術(shù)在低溫條件下(25-42℃)可對(duì)極微量的病原體的基因片段進(jìn)行特異性的快速擴(kuò)增,10-15分鐘可將目標(biāo)基因片段精準(zhǔn)復(fù)制數(shù)十億倍,只需20 min,就能完成現(xiàn)場檢測并出具報(bào)告,極大縮短了檢測時(shí)間。
由于時(shí)間緊迫,先達(dá)基因“新型冠狀病毒2019-nCoV核酸檢測試劑盒(RT-ERA熒光檢測法)”,目前僅為科研類產(chǎn)品。先達(dá)基因科技有限公司愿與有擔(dān)當(dāng)?shù)钠髽I(yè)或科研院所一起向藥品監(jiān)督管理部門提出醫(yī)療器械應(yīng)急審批申請(qǐng),并將產(chǎn)品提供給各級(jí)疾控部門和醫(yī)療機(jī)構(gòu)檢測使用,幫助政府和衛(wèi)生部門防控篩查潛在新型冠狀病毒感染患者,控制疾病傳播。