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萬人抗體血清檢測驗出了什麼?說明會內容簡單整理

PanSci_96
・2020/08/27 ・2357字 ・閱讀時間約 4 分鐘

台灣大學公共衛生學院與彰化縣衛生局合作的「萬人血清抗體檢測計畫」,六月啟動,經過種種曲折,最後於8月27日上午 10 點發表期中報告,並於網路直播。以下簡要整理相關的報告內容。

報告先由計畫主持人詹長權教授開場,彰化縣衛生局局長葉彥伯說明資料收集的流程,然後主要由陳秀熙教授說明研究結果。說明會上還有中央疫情指揮中心莊人祥,與台灣大學公共衛生學院院長鄭守夏教授。

延伸閱讀:疫情之下追追追:常見的三種篩檢方法如何找出病毒蹤跡?

抗體檢測的內容與結果

疫情還是現在進行式,但透過抗體檢測可以讓我們知道過去發生的事情。

陳秀熙解釋,此研究之所以用抗體檢測為主要研究方法,是為了瞭解過往實際的感染情形,協助疫調、阻斷可能的感染源。而抗體調查也可以讓我們了解感染後的免疫反應,在大流行地區知道族群免疫的可能性,對於疫苗的研發(有助於臨床 I/II 期試驗)和治療(康復者血清療法)也有所幫助。

國外已經有許多關於血清抗體陽性率,與確診個案發生率的相關研究 (Havers etal., 2020; Arora et al., 2020),各國皆發現確診數和實際被感染人數有所落差。陳秀熙認為這些研究的設計不適用於台灣,因為相較於這些國家,台灣並不是大流行區域。

國外已經有許多關於血清抗體陽性率,與確診個案發生率的相關研究。圖/Arora et al., 2020

檢驗對象:最有機會受到感染者

本次血清抗體檢測的設計概念為「溯源接觸追蹤可能感染(contact tracing based)」。由於現在台灣的病例數少,感染率低,因此以「最有機會受到感染者」為檢測對象,驗證社區目前的安全性。

調查對象分為經中央疫情指揮中心確診之個案,和可能的感染者,包含居家檢疫者、確診個案接觸者、醫護人員與防疫相關人員。檢驗確診者的目的為追蹤他們是否產生抗體,同時做為實驗的對照組。檢驗可能感染者的目的則是了解是否曾經感染,以及其抗體檢測的陽性率。

所有受試者均先經由定量核鞘蛋白(anti-N Ab)檢測,當核鞘蛋白抗體檢測為陽性(+)時,便再進入第二階段,送往P3實驗室進行表面棘蛋白抗體(anti-S Ab),以及中和抗體(Nt Ab)的檢測。研究結果顯示,可能感染者中有 5 人的棘蛋白抗體檢測為陽性(萬分之10.3),而中和抗體檢測則是 4 人陽性(萬分之8.3)。

從過往香港的血清監測研究 (To et al., 2020) 得知,中和抗體的陽性率可以反應過往感染的狀況。陳秀熙等人將受試者分為境外(確診者、居家檢疫者,共 1561 人)和本土(確診者、確診者之接觸者+醫護人員+防疫人員,共 3298人),分別比較中和抗體檢測陽性率,發現本土陽性率只有境外的 0.27 倍。

透過抗體檢測可以讓我們知道過去感染的狀況,從而檢討防疫措施。圖/Image by fernando zhiminaicela from Pixabay

此研究最後總結,台灣可能感染之目標族群中,中和抗體的陽性率為萬分之 8.3,推估本土感染的比例應該相當低。另外,中和抗體陽性率在境外與本土的比較顯示,居家隔離檢疫、保持社交距離,以及 PPE 防護措施,對於阻斷感染源頗有成效。

研究者認為以上結果證明台灣防疫措施有效,並支持台灣沒有社區大流行。最後,確診者全數皆有抗體,且持續至少三個月,此結果有助於後續疫苗以及治療研發。

相關議題問與答

問:什麼是中和抗體?為什麼可以藉由中和抗體,判斷是否接觸過病毒?

答:簡單來說,如果人體接觸到病原體(如病毒或細菌)一段時間,免疫系統會針對該病原體製作抗體,抗體有非常多種類,中和抗體是其中一種。

多數情況下,即使痊癒後抗體仍然會存在至少一段時間。因此檢驗體內的抗體,也可以協助我們判斷受檢驗的人,過往是否曾經遭遇過此一病原體。

由於 COVID-19 是嶄新的疾病,在此階段尚不確定人體內對其抗體的持續時間(彰化這次的資料最長為五個月),但存在持續夠久的中和抗體,對於疫苗研發是好消息,代表未來研發出來的疫苗有機會長期保持保護力,但實際情況如何,要待真的疫苗使用後才能解答。

問:這次彰化採檢結果陽性率萬分之8.3 的意義?

答:考慮到採檢對象為本次疫情中風險較高的人,像是接觸者與醫護人員,這次彰化的採檢結果如果可信,代表台灣在2、3月期間的防疫措施的確有效,可判斷沒有出現社區感染的情況。

問:報告中表示,這次檢測多種血清抗體,包含 N蛋白、S蛋白及Nt ab蛋白等,不容易出現偽陽性,為什麼?

答:由於檢測方式的緣故,血清抗體作為檢測方法,其偽陽性比例較高,難以作為確診的判斷。今年度 COVID-19 在國外許多研究中也出現了相似的質疑。

此次的報告中,同一位檢驗對象,皆檢驗多種不同的抗體,皆為陽性才判定為曾經接觸過病毒,以減少偽陽性的可能性。

延伸閱讀

關於偽陽性:

關於核酸檢測:

相關文獻

  1. Arora, R. K., Joseph, A., Van Wyk, J., Rocco, S., Atmaja, A., May, E., … & Williamson, T. (2020). SeroTracker: a global SARS-CoV-2 seroprevalence dashboard. The Lancet. Infectious Diseases.
  2. Havers, F. P., Reed, C., Lim, T., Montgomery, J. M., Klena, J. D., Hall, A. J., … & Krapiunaya, I. (2020). Seroprevalence of antibodies to SARS-CoV-2 in 10 sites in the United States, March 23-May 12, 2020. JAMA Internal Medicine.
  3. To, K. K. W., Cheng, V. C. C., Cai, J. P., Chan, K. H., Chen, L. L., Wong, L. H., … & Luo, C. T. (2020). Seroprevalence of SARS-CoV-2 in Hong Kong and in residents evacuated from Hubei province, China: a multicohort study. The Lancet Microbe.

本文感謝 寒波 提供相關寫作意見。

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PanSci_96
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地震規模越大,晃得越厲害?

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2021/09/16 ・3706字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文由 交通部氣象局 委託,泛科學企劃執行。

某天,阿雲跟阿寶分享了一個通訊軟體上看到的資訊:

阿雲:「欸,你知道最近有個傳言說,花蓮有 7.7 級地震,如果發生的話台北會有 5.0 級的震度耶!」

阿寶:「蛤?那個傳言也太怪了吧,應該是把規模和震度搞混了!」

震度:量度地表搖晃的單位

確實常常有人把地震的規模跟震度搞混,實際上,因為規模指的是地震釋放的能量大小,所以當一個地震發生時,它的規模值已經決定了,只是會因為測量或計算的方式不同,會有些許的數字差異,而一般規模計算會到小數點後第一位,故常會有小數點在裡面。然而震度指的意思是地表搖晃的程度,度量表示方式通常都是以「分級」為主,比如國外常見、分了 12 級震度的麥卡利震度階,就是用 12 種不同分級來描述,而中央氣象局目前所使用的震度則共分十級,原先是從 0 級到 7 級,而自 2020 年起,在 5 級與 6 級又增了強、弱之分,也就是震度由小而大為 0-1-2-3-4-5弱-5強-6弱-6強-7 等分級,所以在表示上我們以整數 + 級或是強、弱等寫法,就可以區分規模和震度,不被混淆了!

而為什麼專家常需要強調震度和規模不一樣?那是因為震度的大小,是受到許多因素的影響。地震發生後,造成地表搖晃的主要原因是「地震波」傳來了大量能量,規模越大的地震,代表的就是地震釋放的能量越大,就像是你把擴音的音量不斷提高時,會有更大的聲音傳出一般。所以當其他的因素固定時,確實會因為規模越大、震度越大。

可是,地震波的能量在傳播過程中也會慢慢衰減,就像在演唱會的搖滾區時,在擴音器旁往往感覺聲音震耳欲聾,但隔了二、三十公尺之外,音量就會變得比較適中,但到了會場外,又會變得不是那麼清楚一樣。所以無論是地震的震源太深、或是震央離我們太遙遠,地震波的能量都會隨著距離衰減,一般來說震度都會變得比較小。

「所以,只要把那個謠言的台北規模 5.0 改為震度 5 弱,說法就比較合理了嗎?」阿雲說。

「可是,影響震度的因素還有很多,像是我們腳下的岩石性質,也是影響震度的重要因素。」阿寶說。

場址效應:像布丁一樣的軟弱岩層放大震波

原本我們都會覺得,如果地震釋放能量的方式就像是聲音或是爆炸一般,照理說等震度圖(地表的震度大小分布圖)上會呈現同心圓分布,但因為地質條件的差異,分布上會稍微不規則一些,只能大致看出震度會隨著離震央越遠而越小。地震學上有一個專有名詞叫做「埸址效應」,指的就是因為某些特殊的地質條件下,反而讓距離震央較遠的地方但震度被放大的地質條件。其中最常見的就是「軟弱岩層」和「盆地」兩種條件,而且這兩種還常常伴隨在一起出現,像是 1985 年的墨西哥城大地震,便是一個著名的例子。

影片:「場址效應」是什麼? 布丁演給你看

墨西哥城在人們開始在這邊發展之前,是個湖泊,湖泊中常有鬆軟的沉積物,而當湖泊乾掉之後,便成了易於居住與發展的盆地。雖然 1985 年發生的地震規模達 8.0,但震央距離墨西哥城中心有 400 公里,照理說這樣的距離足以讓地震波大幅衰減,而地震波傳到盆地外圍時,造成的加速度(PGA)大約只有 35gal,在臺灣大約是 4 級的震度,然而在盆地內的測站,卻觀測到 170gal 的 PGA 值,加速度放大了將近五倍,換算成震度,也可能多了一至二級的程度,也造成了相當程度的災情。盆地裡的沉積物,就像是裝在容器裡的布丁一樣,受到搖晃時,會有更加「Q 彈」的晃動!

1985 年墨西哥城大地震的等震度圖。圖/wikipedia

因此,在臺灣,雖然臺北都會區並沒有比其他區有更多更活躍的斷層,但地震風險仍不容小覷,因為臺北也正是一個過去曾為湖泊的盆地都市,仍有一定程度的地震風險,也需要小心來自稍遠的地震,除了建築需要有更強靭的抗震能力,強震警報能提供數秒至數十秒的預警,也多少讓人們能即時避災。

斷層的方向與震源破裂的瞬間,也決定了等震度圖的模樣

阿雲似懂非懂的接著問:「可是啊,為什麼有的時候大地震的等震度圖長得很奇怪,而且有些時候震度最大的地方都離震央好遠呢!也太巧合了吧?」

「這並不是巧合,因為震央下方的震源,指的其實是地震發生的起始點,並不是地震能量釋放最大的地方啊!」阿寶繼續解釋著。

「蛤!為什麼啊?」阿雲抓抓頭,一邊思考著。

地震是因為地下岩層破裂產生斷層滑動而造成的,雖然不是每個地震都會造成地表破裂,但目前科學家大多認為,地震的破裂只是藏在地底下,沒有延伸到地表而已,而且從地震的震度,也可以看出地底下斷層滑移的特性。

斷層在滑動時,主要的滑動和地震波傳出的地方,會集中在斷層面上某些特定的「地栓」(Asperity)之上,這些地栓又被認為「錯動集中區」,而通常透過傳統的地震定位求出來的震源,其實只是這些地栓中,最早開始錯動的地方。但實際上,整個斷層錯動最大的地方,往往都不會在那一開始錯動的地方,就像是我們跑步時,跑得最快的瞬間,不會發生在起跑的瞬間,而是在起跑後一小段的過程中,而錯動量最大的區域,才會是能量釋放最大的地方。而或許是小地震的地栓範圍小,震央幾乎就在最大滑移區的附近,因此也看不太出來,通常規模越大,震源的破裂行為會隨著時間傳遞,此效應才會越明顯。

震源與震央位置示意圖。圖/中央氣象局

那麼斷層上的地栓位置能否確認?這仍是科學上的難題,但近年來科學進展已經能讓我們透過地震波逆推斷層上的錯動集中區,至少可以透過地震波逆推斷層破裂滑移的型式,得以用來比對斷層破裂方向對震度分布的影響。以 2016 年臺南—美濃地震為例,最大錯動量的地區並不在震央所在的美濃附近,而是稍微偏西北方的臺南地區,也就是因為從地震資料逆推後,發現斷層在破裂時是向西北方向破裂。而更近一點的 2018 年花蓮地震,錯動量大、災害多的地方,也是與斷層破裂方向一致的西南方。

一張含有 地圖 的圖片  自動產生的描述
2016 年臺南美濃地震的等震度圖。圖/中央氣象局

透過更多的分析,現在也逐漸發現破裂方向性對於大地震震度分布的影響確實是重要議題。而雖然我們無法在地震發生之前就預知地栓的位置,但仍可從各種觀測資料作為基礎,針對目前已知的活動斷層進行模擬,就能做出「地震情境模擬」,並且由模擬結果找出可能有高危害度的地區,就能考慮對這些地區早先一步加強耐震或防災的準備工作。

多知道一點風險和危害度,多一份準備以減低災害

但是,直到目前為止,我們仍無法確知斷層何時會錯動、錯動是大是小。科學能給我們的解答,只能先評估出斷層未來的活動性中,哪個稍微大一些(機會小的不代表不會發生),或者像是斷層帶附近、特殊地質特性的場址附近,或許更要小心被意外「放大」的震度。而更重要的是,當地震來臨前,先確保自己的住家、公司或任何你所在的地方是安全還是危險,在室內要小心高處掉落物、在路上要小心掉落的招牌花盆壁磚、在鐵路捷運上要注意緊急煞車對你產生的慣性效應…多一些及早思考與演練,目的就是為了防範不知何時突然出現的大地震,在不恐慌的情況下保持適當警戒,會是對你我都很重要的防震守則!

【參考文獻】

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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