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免疫检测,为何可以在新冠病毒检测中派上用场?

面气灵 2020-3-3 288人围观 技术




2月中下旬以来,新型冠状病毒肺炎战疫已进入攻坚阶段,湖北以外30个省区市和新疆生产建设兵团新增确诊病例人数14连降,2月17日,湖北以外,新增确诊病例79例。但是,疫情发展至今,隐匿性感染病例开始逐渐浮出水面,前线核酸检测试剂盒漏检的问题也一再暴露,阳性检出率只有30%-50%,并且样本采集风险大,对医护人员存在潜在感染风险,检测耗时也长。如果不能及时对隐匿性、或者有疑似症状而核酸检测呈阴性的病人做出诊断,将给疫情防控增加挑战。


我局在密切关注试剂盒漏检问题的同时,也关注到了由钟南山院士指导开发的新型冠状病毒的IgM快速检测试纸目前已经发往湖北,进行应用试验。因此,免疫检测有可能成为新冠状病毒的辅助检测手段。本期我局将探索——新型冠状病毒免疫检测的相关问题。




免疫检测为什么可以派上用场


核酸检测,也称为分子检测,是通过检测病毒的遗传物质核酸而做出诊断,是传染病诊断的金标准。但是由于核酸检测灵敏度高,对样本采集,实验室要求,实验人员的技术水平要求极高,而且检测时间长。从前方反馈来看,现在针对COVID-19病毒核酸检测试剂盒漏检率极高,通常需要采集三到四次样才能确诊。

免疫检测是通过抗体抗原之间的特异性反应原理,通过检测体内病毒蛋白(抗原)、或者体内特异性针对病毒蛋白的抗体,对感染做出检测,广泛应用于艾滋病病毒、乙型肝炎、丙型肝炎等重大传染病的检测。


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抗原检测


典型的传染病免疫检测试剂盒-HIV4代


最为典型的传染病免疫检测试剂盒是艾滋病HIV检测试剂盒。通常HIV感染后,人体血清中的标志物出现时间顺序为:病毒RNA,p24抗原,抗-HIV抗体。


△HIV感染后体内标志物出现的时间顺序


通过上图可以看到,血清中RNA在感染后10天即可检测到,15天之后可以检测到HIV p24抗原,而血清抗体则需要在20天以后才出现。因此通过检测血清中的p24抗原,可以缩短HIV检测窗口,对HIV感染做出早期诊断。p24抗原检测也存在缺陷。在HIV感染爆发早期,p24浓度较高。其后随着体内抗-HIV抗体的出现,大部分p24抗原与体内抗体结合而无法检测到。实际上有文献指出,单检HIVp24抗原,对于处于感染早期,血清阴性的样本漏检率高达75%。

 

如何能够通过检测抗原实现早期检测,而且同时能够避免抗原阴性,抗体阳性的漏检呢?通过近20年的发展,HIV-4代免疫检测试剂盒能够同时检测HIV p24抗原,能够缩短检测窗口,同时检测抗HIV抗体,避免漏检。

尽管HIV病毒与COVID-19病毒相去甚远,但是对我们理解传染病的检测的原理是相通的。检测抗原可以缩短检测窗口,但是与核酸检测类似,会存在漏检问题。因此,如果单检测COVID-19病毒抗原,可以一定程度上提早检测,但是依然会存在漏检问题,因此,血清中抗COVID-19抗体的检测也尤为重要。

 

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抗体检测


传染病检测的另外一个重要方法就是检测抗体。抗体是免疫球蛋白,由浆细胞产生,广泛存在于血液,组织液,外分泌液等体液中。免疫球蛋白约占血浆蛋白总量的20%。血清中发现的免疫球蛋白一共有五种,按照重链的不同,分为IgG,IgM,IgA,IgE,IgD。


△五种免疫球蛋白


其中IgG是最丰富的免疫球蛋白,大约占总免疫球蛋白的75%,是体液中最重要的抗病原微生物的抗体。

IgM是一个五聚体蛋白,是人体发生感染后第一个产生的抗体,约占免疫球蛋白总量的1/10。感染后首先产生,体内浓度随后随着IgG的浓度上升而下降。

IgA主要存在于粘膜表面,唾液,初乳,泪液,汗液等体液当中,参与局部粘膜感染的免疫反应。IgA无法通过胎盘屏障,因此初生6-8个月的婴儿需要从母乳中获得IgA。

IgE存在于血液中,是正常人血清中含量最少的免疫球蛋白,可以引起I型超敏反应。

IgD体内含量也很低,可作为膜受体存在于B细胞表面,其作用可能是参与启动B细胞产生抗体。


IgG和IgM是最常用的传染病抗体标志物。其中IgM作为感染过程中首先出现的抗体,通常用作急性感染的标志物。随着感染发展,IgG出现后,IgM浓度逐渐降低消失。而IgG通常会长时间在体内存在,即使体内病毒已经完全清除。因此IgG阳性无法判断病人处于既往感染或者是感染期。如现在治愈的新型冠状病毒肺炎患者体内依然存在IgG,但是体内病毒已经被清除。


一篇2003年发表在NJEM的文献中报道,研究人员从针对20例SARS病人的研究中发现,SARS症状出现后的第一周内,20例病人血清中IgM,IgG均呈阴性;症状出现后第二周,16例病人IgM阳性,17例病人IgG阳性;第三周后,所有病人的IgM,IgG呈阳性。此后,血清中IgM达到峰值,随后开始下降;而IgG则持续存在,且浓度缓慢升高。


△SARS病人血清中IgG,IgM变化情况


另一篇2003年发表在Journal of Clinical Microbiology的文章中也指出,SARS感染症状出现后的6-10天,68.4%的SARS病人血清抗体呈阳性,10-61天内,90%的病人血清抗体呈阳性。结合两篇文献上看,在SARS感染过程中,病人在出现症状之后的第一周之后,血清抗体开始呈阳性,且阳性率接近70%。如果按照现在核酸30%-50%的阳性检出率,抗体检测试剂盒将是一个很好的补充。



如何看待免疫检测对确诊发挥的作用


我局尚未找到现阶段新型冠状病毒感染后病人体内免疫标志物的变化情况,因此没有相关数据展示。通过对SARS病毒的免疫检测上看,免疫检测是可以作为新型冠状病毒检测的补充,尤其对于出现类似临床症状,而核酸检测阴性的疑似病例,有极大的补充诊断作用。


但是结合SARS和HIV抗体的检测经验,抗体检测可能无法作为早期无症状接触者的筛查手段。免疫检测通常采用外周血或指尖血作为检测样本,与核酸的咽拭子样本相比,样本更稳定,同时还能够极大的降低医护人员的采样风险。另外,免疫检测流程较为简单,检测速度更快,也能够缓解待测样本堆积问题。


不过依然需要注意的是,IgG和IgM可能都不适合作为新型冠状病毒独立的筛查指标,而是需要结合临床症状,流行病学史进行综合判断。并且按照钟南山院士的意见和建议,武汉至今仍然存在人传人的现象,无法将新型冠状病毒感染者、流感病毒感染者以及正常人分开。因此,如果试剂盒能够同时检测新型冠状病毒以及流感病毒,将能够区分新型冠状病毒感染和流感病毒感染,最大限度的阻断人传人感染。


新型冠状病毒的战役还没有结束,期盼国内IVD企业能够尽早研发出更好的产品,让一线医护人员有更好更强的“武器”可用。


【参考文献】

1/Li G, Chen X, XuA. Profile of specific antibodies to the SARS-associated coronavirus[J]. NewEngland Journal of Medicine, 2003, 349(5): 508-509.

2/Diagnosis of Severe Acute Respiratory Syndrome(SARS) by Detection of SARS Coronavirus Nucleocapsid Antibodies in anAntigen-Capturing Enzyme-Linked Immunosorbent Assay

3/http://hivinsite.ucsf.edu/InSite?page=kb-02-02-02-02#S1X


部分新型冠状病毒厂家列表

来自: 生物医学知识局
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