你認為有需要做COVID-19(俗稱新冠肺炎、武漢肺炎)的普篩嗎? 各國軍艦上感染COVID-10事件頻傳,長時間旅行,又在海上,船艦上適合配備什麼樣的檢測設備?不論幾次採檢,檢測結果偽陽性(false positive)、偽陰性(false negative),該怎麼解釋? 為什麼用的是科學方法,結果確是真真假假,到底是怎麼一回事? 這回邀大家一起來聊聊,COVID-19的檢測原理和應用。假新聞、假訊息充斥,唯有自己了解,才能做適當的判斷。

Covid19 新冠病毒檢測
如何檢測COVID-19? Credit: [email protected] CC BY 2.0

COVID-19的檢測方式

COVID-19的病毒,正式名稱為SARS-CoV-2,為一種RNA(Ribonucleic acid,核糖核酸)病毒。檢測方法以原理區分,分成檢測1)RNA的基因資訊、2)抗原(antigen)和 3)抗體(antibody)三種方式。

核酸檢測

這裡提到檢測RNA的基因資訊,也就是大家常聽到的PCR(Polymerase chain reaction; 多聚酶鏈式反應)檢測,或者核酸檢測。更精準的說,是RT(Reverse Transcription; 反轉錄) -PCR。[檢測目標]為檢體內病毒的RNA。目的在辨別受測者,當下是否受到病毒感染。[採樣]為受測者的呼吸道分泌物,常見方式為取鼻咽黏液。檢測之前,先將檢體內細胞裂解,萃取出RNA,經過反轉錄 ( RT),產出其對應的cDNA (complementary deoxyribonucleic acid;互補去氧核醣核酸); PCR設備經過升降溫循環過程,將DNA複製,以螢光物質結合目標DNA,因為數目增加,放大了檢測標的,提供給機器做偵測和數據分析。這種方式,是針對RNA上的基因資訊做為檢測標的,可說是最直接。除了定性檢測,也能做定量分析。然而,傳統的檢測方式,必須在實驗室,由受過訓練的專業醫檢師來執行。檢測時間從生物檢體收集到產出結果,時間為數小時到數天。而PCR設備的運作時間,隨著將操作自動化、檢測量能放大、微流道卡夾設計以及更有效率的溫度循環和DNA複製方式等,都大幅縮短設備運作時間。目前PCR檢測結果,搭配臨床其它症狀,主要用來協助「診斷」武漢肺炎。這種檢測雖然較為精準,但也可能在整個流程中有任何的偏失,例如採樣、PCR的一連串反應,就可能出現偽陽性或偽陰性的結果!

抗原檢測

同樣用來偵測病毒的存在,另一種方式為抗原檢測。其檢測原理和上述的RNA基因資訊檢測不同。抗原檢測,檢體[採樣]為唾液或者呼吸道黏液,檢測工具是條狀快篩片,[檢測目標]為病毒核外的蛋白特徵。然而同樣的蛋白特徵可能不只為一種冠狀病毒所有,病毒量少時,敏感性(sensitivity)和特異性(specificity)都較PCR方式的檢測結果為低。如何提升敏感性和特異性,一直是科學家著重的方向。那麼,為什麼要有這種檢測方式呢? 因為這種檢測方式,不需要昂貴的實驗室設備,也不需要複雜的步驟,能在看診時執行,數分鐘內能有結果,可以做到所謂的醫療定點照護(Point of Care)。然而這項檢測方式,目前還未有一個大規模,非常週全的研究結果,來證明其特殊性和敏感性。簡言之,在大量使用之前,需要更多的實驗數據驗證其準確性,檢測結果也需要專家來解釋。

抗體檢測

至於抗體檢測呢?這個在COVID-19大規模爆發之初,就能看到世界各國和醫材生技公司,發表抗體檢測用的快篩產品 。抗體是在抗原進入生物體,產生免疫反應後的產物。換言之,抗體檢測的使用時間不在感染病毒之初,而在恢復期,也就是要等到患者產生抗體之後;因此,抗體檢測被用來了解有多少人曾經受到病毒感染且產生抗體,而非用來協助診斷當下受測者是否有COVID-19病毒。目前,常見檢體[採樣]為受測者的血液。根據目前一些研究記錄,大概在7天到14天,會先後產生[檢測目標]抗體IgM和IgG。這種檢測也可以是側流測定(Lateral flow test)的快篩試片,約數分鐘可完成檢測。另外,市面上也看到有實驗室使用的IgA檢測套件。然而,這種檢測方式,在敏感性和特異性上,仍相對不足。其使用的時間和目的點,也有討論空間。不少國家,希望用抗體檢測結果,做為可否回去上班,或者用做為病毒在社區擴散能力的指標。另外一個較為明確的目的,就是用在疫苗的研發,評估疫苗是否可以有效誘發人體產生抗體。

這樣看來,PCR檢測方式仍然是目前COVID-19檢測的黃金標準,主要是因為其不可取代的高準確度。了解檢測原理之後,以科學的角度,檢測結果沒有絕對,仍然有偽陽性、偽陰性的可能。而實施普篩,目的和檢測方法必須確立,同時考慮結果的數據分析是否可以收斂。現實上,我們可以看到歐美各國面臨的問題,不是檢測方法和設備的技術問題,而是檢測的後勤工作,包含物流管理、物資、組織工作上的挑戰。

圖片來源:EpicTop10.com @flickr CC BY 2.0



作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。