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新冠抗原逐帧拆解,核心原理竟然这么简单

归去来兮 2023-1-16 160人围观 技术


    近日,国家卫生健康委员会同国家中医药管理局发布了《新型冠状病毒感染诊疗方案(试行第十版)》,增加了新冠病毒抗原检测阳性作为诊断标准:
“抗原检测对于病毒载量较高的感染者具有较好的检测灵敏性。随着抗原检测技术的不断成熟和检测准确性的不断提高,新冠病毒感染者特别是传染性较强的感染者,能够通过抗原检测得到及时诊断。且考虑到多数感染者居家治疗,抗原检测操作简便,方便感染者进行快速自我检测。”
“抗原检测:采用胶体金法和免疫荧光法检测呼吸道标本中的病毒抗原,检测速度快,其敏感性与感染者病毒载量呈正相关,病毒抗原检测阳性支持诊断,但阴性不能排除。”

    抗原检测之前一直不被认可是由于与核酸检测相比既存在假阳性也存在假阴性的问题,在流行率低的情况下,假阳性的问题比较突出,比如李金明主任说的“30万个阳性里只有9个是真的”。在流行率很高的情况下,假阴性(阳性检测为阴性)的数量会显著增加。所以抗原检测为阴性不一定是阴性,相信大家已经深有体会了。

阴阳自在心中!
     在10万人口中,新冠流行率为0.1、0.5、1、5、10、20、30%,敏感性和特异性分别为80%、97%时的阳性预测值(PPV)和阴性预测值(NPV)以及检测结果为真阳性(TP)、假阳性(FP)、真阴性(TN)和假阴性(FN)的数量。

具体原理可以参见:
新冠病毒检测中的流行病学
新冠抗原检测不适合普通人群的数学解读
全球新冠抗原检测试剂的性能评价概要
  二、新冠病毒抗原检测的基础
1.靶标
    新型冠状病毒SARS-CoV-2为单股正链RNA病毒,由蛋白质外壳和包裹其中的核酸两部分组成。核酸检测是使用特异性引物和探针检测病毒的RNA。抗原检测则是利用抗体特异性识别病毒的蛋白,一般为核衣壳蛋白(N)、刺突蛋白(S)或者N+S蛋白,获批产品以N蛋白为主。

2.免疫层析法(immunochromatography)
    抗原检测采用免疫层析法,原理是将特异性的抗体先固定于硝酸纤维素膜的某一区带,当该干燥的硝酸纤维素膜一端浸入样品后,由于毛细管作用,样品将沿着该膜向前移动,当移动至固定有抗体的区域时,样品中相应的抗原即与该抗体发生特异性结合,若用免疫胶体金染色可使该区域显示一定的颜色,从而实现特异性的免疫诊断。

    根据显色基团的不同,目前国内获批的抗原检测产品有胶体金法、乳胶法和荧光免疫层析法三种。
2.1胶体金法
    胶体金法是目前抗原检测中使用最广泛的的方法,其利用氯金酸(HAuCl4)在还原剂作用下,聚合成一定大小的金颗粒,在静电的作用下成为稳定的胶体状态。在金标蛋白结合处,在显微镜下可见黑褐色颗粒,当这些标记物在相应的配体处大量聚集时,肉眼可见红色或粉红色斑点。

2.2乳胶法
    用乳胶颗粒代替了胶体金颗粒,以彩色乳胶微球作为载体的间接凝集试验。吸附可溶性抗原在其表面,特异性抗体与之结合后,产生凝集反应。
2.3荧光免疫层析法
    以荧光微球作为示踪标记物,是利用荧光微球表面修饰的功能基团与抗原或抗体等共价结合,通过荧光物质发出荧光信号进行检测。需要配备荧光显色设备。

三、新冠病毒抗原检测(以胶体金法举例)
1.样品中含有新冠病毒

金标垫上有金标新冠抗体,T线处包被有新冠抗原的捕获抗体,C线处包被有抗金标抗体的抗抗体。

病毒在毛细管作用下从左向右移动。

当病毒经过含有金标新冠抗体的金标垫时,病毒抗原与抗体特异性结合形成新冠抗原-金标抗体结合物。

新冠抗原-金标抗体结合物经过T线时,T线处包被的新冠抗原的捕获抗体,与新冠抗原结合,在T线处形成了捕获抗体-新冠抗原-金标抗体结合物。

多余的病毒、金标抗体、新冠抗原-金标抗体结合物经过C线,C线处包被的针对金标抗体的抗体抗,与金标抗体结合,在C线处形成了金标抗体-抗抗体结合物、新冠抗原-金标抗体-抗抗体结合物。

由于T线和C线处均有金标抗体结合,因此T线显色、C线显色,结果成立,判定为阳性。

2.样品中不含有新冠病毒

样品中不含有病毒。

稀释液带动金标抗体在毛细管作用下从左向右移动。

金标抗体经过T线时,不与捕获抗体结合。经过C线时与抗抗体结合,在C线处形成了抗抗体-金标抗体结合物。

由于只有C线处有金标抗体结合,因此T线不显色、C线显色,结果成立,判定为阴性。

四、原博士新冠感染后抗原检测试验
1.发病后的抗原检测
    我一共发烧4天,之后除了咳嗽无其他症状。整个发病期,开始发烧的第二天(D1)开始抗原检测为阳性,一直持续了7天,最后2天的抗原明显变弱。

2.抗原性能比较
    由于抗原属于紧俏物资我通过朋友赠送和互相交换,一共获得了5个品牌的抗原,每种有1-2个,所以在发病期的最后2天,抗原变弱时进行各品牌抗原的性能比较,比较结果表明各个品牌虽然T线的深浅有些差异,但是在发病期都可以检测出。

    新冠感染后,在发热后1-3天通过抗原可以检测出,一般持续7天左右。但是想核酸完全转阴需要更长的时间,每个人情况差别很大,有抗原转阴后3天核酸就阴的也有2周了还没阴的。建议大家抗原阴性后做一下单人单管的核酸,完全阴了才能放心。
2023年,以数据追求真理,用事实捍卫良知!
    
    从核酸检测、基因测序到抗原检测,未来可能还需要进行中和抗体的检测。每一种检测方法都有各自的优缺点,也都有各自的使用场景,最终的目的都是利用好各种检测工具,达到疫病防控的目的。


图片来自网络,如有侵权,联系作者删除!

来自: 原博士带你做检测 | 作者:原博士
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