疫情之下追追追:常見的三種篩檢方法如何找出病毒蹤跡?

近日,我國海軍敦睦艦隊爆發 COVID-19(俗名:武漢肺炎、新冠肺炎)群聚感染事件,為追溯感染源頭,中央流行疫情指揮中心進一步採檢艦上人員的血液, 發現船上許多官兵身上都有該病毒的抗體,以此推斷軍艦上部分人曾受感染、現已痊癒,而近期確診的軍人已是「次波感染」。

目前常用的篩檢分別為 RT-PCR、血清抗體篩檢與抗原篩檢。圖片來源/piqsels

不過,看新聞時可能有人會疑惑,目前台灣檢驗 COVID-19 不是採檢下呼吸道分泌物嗎?血液抗體檢驗有什麼不同?疫情爆發之後,新聞上也時常看見快篩研發的最新進度,快篩和上述兩種方法的差別又在哪呢?

RT-PCR:現行檢測方法

目前世界各國普遍採用反轉錄聚合酶連鎖反應(RT-PCR,又稱病毒核酸檢驗法)的方式進行武漢肺炎病毒的檢測,醫事人員採集疑似個案鼻咽處的鼻涕、唾液或是痰液,送至專門的檢驗所進行檢測。

PCR 是分子生物學常用的技術之一,利用特殊的酵素擴增特定的 DNA 或 RNA 片段。圖片來源/wikipedia

RT-PCR 的原理是檢驗檢體中是否有目標病毒的 RNA,若有良好的儀器與操作技術,檢測準確度相當高。不過,RT-PCR 須由專業的醫事檢驗人員操作特定儀器,而且待結果出爐需耗時 4 至 6 小時,短時間內能檢驗的量相當有限。另外,蒐集檢體的人員須將棉棒或拭子深入疑似個案的呼吸道,許多人會因為異物感而咳嗽、打噴嚏,大大提升採檢人員染疫的危險性。

RT-PCR 操作過程雖繁複,但因為其偽陰性機率低、準確度高,包含台灣、韓國、日本在內的多數國家現今仍選用此方法進行病毒檢測。

目前,各國使用的 RT-PCR 方式則稍有不同,舉例而言,台灣目前採用即時反轉錄聚合酶連鎖反應 (Real-time RT-PCR),利用機器偵測 PCR 的反應結果,省去傳統 PCR 實驗跑電泳膠片的時間。而南韓疫情爆發之後,民間多家生技公司改良檢驗試劑,讓多重反轉錄聚合酶連鎖反應 (Multiplex RT-PCR) 的檢驗時間縮短至 1-2 小時。

血清抗體檢驗:追出白牌計程車司機感染源的功臣

血清抗體檢驗需抽取個案的血液樣本進行檢驗。圖片來源/piqsels

相信大家都還記得,台灣第一例武漢肺炎死亡案例是一名沒有國外旅遊史的白牌計程車司機。當時指揮中心為了找出感染源,清查該死亡個案的接觸史,最終在一名曾搭乘白牌計程車的浙江台商血液中,發現了武漢肺炎病毒的抗體。

當時台大醫學院和中研院實驗室使用的「血清抗體檢驗」,也是病毒篩檢的方式之一。其原理是利用合成抗原,檢驗血液檢體中是否有病毒抗體,以此判定個案體內是否已遭病毒入侵。

血清抗體檢驗僅需抽取疑似個案的血液,對採檢人員來說安全性較高。但血清抗體主要檢測血液中的免疫球蛋白M (IgM) 及免疫球蛋白G (IgG),這兩種免疫球蛋白在感染病毒幾天後才會出現,因此血清抗體檢驗難以辨識感染初期的病患;加上此方法耗時長,目前國內僅用來做輔助檢測。

血清抗體檢測難以克服的盲點:偽陽性

不只在台灣,其他國家也將抗體檢測當作輔助,用於追溯感染源、找出潛在感染者。美國紐約州抽驗 3000 餘名民眾的血液、進行抗體檢測後推估,全州應有 14% 的民眾具有 COVID-19 病毒抗體,以此比例推算,紐約州應有超過 270 萬人曾染疫。不過,日前《Science》的報導中指出,部分科學家對抗體篩檢的準確性提出質疑。

血清抗體檢驗最讓人擔心的缺點之一,就是可能產生偽陽性結果。圖片來源/pixabay

德國病毒學家 Hendrik Streeck 的研究團隊利用號稱「特異度高於 99%」的抗體檢測儀器,針對當地一小鎮中 500 位居民進行檢測,結果顯示約有 14% 的受試者體內有武漢肺炎抗體。因此研究者認為,武漢肺炎的「群體免疫」正在逐步發展中,應適度減低對人民生活的限制。

然而,丹麥另一研究小組利用相同檢驗儀器測試 82 組樣本後產生 3 例假陽性,特異度僅 96%。這個數字乍看之下並不足以構成威脅,但若將比例套用至 Streek 的研究中,500 多位居民中就有超過 10 人被誤判為陽性,再將規模放大至全小鎮甚至全國人口,偽陽性的數字將相當可觀。

有鑑於此,有些科學家認為抗體檢驗雖然有助於找出群體中的潛在感染者,但卻不能當作判斷是否染疫的唯一標準。另外,也有科學家指出,目前學界對 COVID-19 的認識尚不足,不知道哪些抗體能有效抵禦病毒,因此利用抗體檢測結果斷定群體免疫效果仍言之過早。

抗原檢測:快篩的希望之星

病原檢測是利用合成抗體,檢測疑似個案體內是否存在抗原,如細菌、病毒等。圖片來源/pixabay

為了能更快速、更大規模地找出確診病患,當今國內外許多團隊都投入「快篩」的研發。台灣中研院團隊 3 月初就曾宣布找到抗體,該株抗體具有專一性,不會與流感、SARS、MERS 病毒反應,是發展抗原快速篩檢的關鍵技術。

抗原檢測法是以合成抗體檢測檢體內是否存在抗原,也就是檢驗疑似個案的下呼吸道中是否有病毒。此方法最大的優點就是簡單、方便,不僅可以在採檢現場直接操作,而且等候 15 至 20 分鐘便可知道結果。

不過,快速抗原篩檢雖然有助於提升檢驗量能,但準確度不及現行的 RT-PCR 方法,甚至可能出現偽陰性,錯放確診者在外頭趴趴走。在對疾病尚不了解且無特效藥的疫情初期,抗原檢測並非合適的篩檢方式。因此,世界各國的研究團隊都致力於提高抗原檢測的敏感度與特異度,期望準確、簡便的快篩試劑能夠盡早上市。

許多國家正致力於研發快速、準確性高的篩檢工具,希望能更有效率地找出染疫者。圖片來源/pixabay

綜合上述,在疫情尚未明朗的此時,大多數國家仍採用 RT-PCR 輔以血清抗體檢測的方法進行武漢肺炎的篩檢,若未來將能辨識病毒的抗體株量產,並提高抗原試劑的準確度,快速篩檢 COVID-19 的夢想指日可待。

參考資料


錯過再等兩世紀!台灣人專屬的2020日環食知識大補帖

《可能性調查署2》上線囉!接下來每周都會有新影片,快去按讚訂閱開啟小鈴鐺

關於作者

高中時為了要學自然科學還是社會科學煩惱了很久,最終選了一個介於兩者之間的科系就讀。敬畏文字,期待有一天能用其力量把世界變得更溫柔、善良一點。

網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策