核酸,快筛,新冠检测你了解多少?
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随着Omicron在欧美导致新冠感染病例的飞速增长,新冠检测的重要性更为突出。那你真的了解新冠的检测吗?如果你在美国,外面排队的新冠检测是什么?药房里卖的检测盒是什么?美国政府免费发的测试又是什么?为什么有的出结果要几天,有的只要15分钟?
1.检测新冠的思路
做新冠的检测,说到底就是检测新冠病毒。光看症状,新冠可能和很多呼吸道疾病有类似之处,比如流感,所以不能光凭症状来说一个人得了新冠。
因此检测新冠必须要确认这个人有感染新冠病毒。但病毒是非常微小的,而且世上的病毒千千万万,怎么样才能检测出新冠病毒,并且确认这真的是新冠病毒,不是其它病毒呢?
这就引出了检测的两个点——第一, 找出新冠病毒的特异之处,第二,把这个特点 放大到我们能观察。
什么东西会是新冠病毒特异的?首先,它的基因组肯定是特殊的,否则它就不是一个独立的物种了。其次,病毒的基因是对应蛋白质的,新冠的基因组有自己的特征,相应的,它的病毒蛋白也会特殊。
所以检测新冠可以从检测它的 基因与检测它的 蛋白两个方向着手。设计的检测试剂,从原理上就是要放大这些肉眼看不到的基因与蛋白,把它们能呈现出来。
2.金标准——PCR核酸检测
新冠检测的金标准仍然是核酸检测,它是基于新冠病毒的基因组。
核酸检测会用到PCR技术,所以也被叫做PCR检测。简单来说是这样,我们利用PCR这个扩增核酸片段的技术,去扩增一个样本里的新冠病毒基因片段,直到扩增下来的片段多到我们的机器可以“看”到。
PCR扩增的时候是针对特异的核酸片段,只要把PCR设计成针对新冠病毒基因组特有的片段,就能专门检测新冠病毒的基因组。能测出来,就是有病毒,测不出来,就是没有。
由于PCR是把病毒的一个基因片段不断扩增,所以核酸检测可以做得 非常灵敏,样本里病毒量再低,多扩增几次一样多到检测得出。同时病毒的基因组是特殊的,只要设计得当,核酸检测的 特异性也可以非常好。正因为这样的优点,核酸检测仍然是检测新冠的金标准。
核酸检测还能提供一个信息,一些研究里也会提到,就是Ct值。Ct值是什么?就是PCR扩增了多少次,才把病毒的核酸片段扩增到机器能“看”清楚的程度。机器能看到的下限是一定的,所以可以想象一下,每个病毒颗粒对应一份基因组,如果检测样本里病毒很多,基因组的拷贝数也多,不用扩增很多次就能检测出来。相反,如果病毒少,那就要多扩增几次。
因此当我们说一个病人Ct值高的时候,对应他体内检测出来的病毒少,Ct值低对应病毒多。也就是说 核酸检测可以帮我们得到载毒量的信息。
3.核酸检测的误区与一些变种
不过核酸检测不是完美的。这种检测要用到专门的仪器,本身检测实验的时间也比较长。那种排队检测的都是在采集样本,然后统一送去做核酸检测,出结果要等。
现在欧美病例太多,检测的压力很大,核酸出结果的时间也在延长。比如加拿大,已经把核酸检测留给有重症风险的人,保证这些人可以及时确诊,为下一步的治疗服务。
那国内为什么能大规模测核酸呢?这是采用了混样的方法,就是几个人的样本混在一起测,可以减少最终PCR实验的量。但要注意,能这么做的前提是阳性的人很少。像美国阳性检出率一不小心50%的,肯定不能混了测。
核酸非常灵敏也有坏处。比如有时康复后体内还会残留一些病毒尸体,数量不会很多,但核酸太灵敏了,还是能测出来。如果看国内一些新闻,多少天过去了还是阳性,或者检测了几次阴性后又复阳。按核酸检测的金标准来,这些人就一直被当作感染者,没法解除隔离,回归正常生活。
这种就是没有注意到核酸检测的潜在欠缺引起的问题。实际上一些极端的确诊了12周还能核酸阳性,其实早就没传染性了,都是死病毒,为此CDC就提出 核酸阴性不应用于感染者解除隔离的标准。
传统核酸检测比较慢,也不能在家自己做。针对这些缺点,现在也有一些核酸检测的变种,主要两类,一类是快速核酸检测,Rapid PCR,另一类是居家核酸检测。
快速核酸检测就是当初Trump专门开新闻发布会宣传过的。普通PCR扩增核酸需要不断升高降低温度的循环,仪器比较大。科学家后来找到一些在较稳定的温度扩增核酸片段的方法,基于这类方法就开发出了15分钟检测新冠的快速PCR。不过这种检测还是需要特殊仪器,所以不是在家能做的。而且 通量很小,一次只能测一个。应用场景是一些人不多的地方,比如一个不忙的小诊所,去看诊的时候先测一下。
居家PCR不一样,大致原理是设计一个简易的内部有升温能力的一次性测试盒,简单扩增几次核酸片段。好处是便宜然后在家就能用,缺点是灵敏度比普通PCR差。
4.抗原检测——快速测病毒蛋白
抗原检测,也就是常说的快筛,应该是现在欧美最走俏的检测。这种检测是直接测病毒的蛋白——一般是测新冠的N蛋白。
不同于核酸,我们没法复制扩增蛋白质。抗原检测的方法是用能特异结合N蛋白的抗体去抓这些病毒,然后通过一些生化反应,把这些抓取的信号放大到我们能观测的程度。抗原检测 速度快,过程简单不需要专门的仪器,非常 适合居家自测。
由于不像PCR有扩增病毒片段的能力,抗原检测的灵敏度要差一些,病毒量比较高的时候才能测出来。像很多国家国际航班入境的标准只用更精准的核酸检测,就是怕抗原检测的灵敏度不够,有假阴性问题。
不过只要用的得当,抗原检测的“粗糙”也会是优点。抗原检测能检测出来时段,恰好 对应一个感染者传染性比较高的时候。所以一旦抗原测是阳性,那么你就不要乱跑了,否则真成了扩散病毒。而英国缩短感染者的隔离时间就加入了两次抗原检测阴性的标准,确认解隔离时确实已无传染性。
另外,像美国未成年人里感染也很多,如果学校里采取密切接触的学生都要检疫隔离的做法,有的小孩即便自己从来没感染过,也可能因为经常是密切接触,大部分时间都没法上课。一个办法是“test and stay”,即密切接触后每天做抗原检测,检测到阳性再隔离,这样可以让孩子尽量维持正常的学习生活。
5.检测越来越重要
最后要说的是,检测的重要性越来越大。
以前做检测,往往是为了解疫情、控制疫情,比如看看哪里有病例,哪些人需要隔离。这些仍然是非常关键的。包括我们还要对检测样本做抽样,进一步做全基因组测序,确定现在流行的是什么突变株,有没有出现新的突变。
但如今检测也越来越成为我们学会与新冠共存,或者说 在病毒面前维持正常生活的工具。
比如刚才说的维持学生正常上课。还有以后口服抗病毒药可能会越来越普及,但它们有效的前提是能在感染早期确诊,所以也会依赖检测。
又比如现在Omicron导致病例非常高,怎么才能保证我们自己不扩散病毒?比较关键的就是有方便且足够的检测。
没有哪个检测是完美的,而且曾经有效的检测也可能受病毒变化的影响。比如FDA最近也说一些抗原快速检测试剂对Omicron的灵敏度可能有下降——仍然是可以检测的,但可能检测成功的时间段被压缩了,因为只有高峰才能测出来。
我们要做的,就是重视检测并不断完善优化。这里也包括优化我们对检测的使用。检测是一个把微观的病毒放大到我们能观察的过程,但我们在应用的时候不能把自己的眼界微观化了,比如不能只盯着灵敏度或者检测规模,仍要有大局观,搞清楚检测的目的是什么,优先给谁测,该用什么方法来测以及最后如何解读、运用检测的结果。
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