血清學抗體檢測

　　隨著世界上越來越多的國家和地區將重啟社會經濟、恢復人們日常生活提到日程上來，針對新冠病毒疾病（COVID-19）的血清學檢測（serological test）成為人們關注的焦點之一。這種檢測能夠幫助發現曾經受過新冠病毒感染的人群，而受過感染的人群可能對新冠病毒已經產生免疫力。發現產生免疫力的人群正在成為多個國家“復工復學”計劃的一部分。那么，血清學檢測結果能夠成為讓人們重歸正常生活的“免疫通行證”么？今天，藥明康德內容團隊將結合公開資料，回答與血清學檢測相關的幾大問題。

　　什么是血清學檢測？

　　血清學檢測是檢驗血液中針對特定病原體的抗體的檢測方法。當病原體侵入人體后，人體的免疫系統會對入侵的病原體產生免疫反應。其中的一個方面是人體中的B淋巴細胞會產生針對病原體的特異性抗體。這些抗體主要分為兩大類，一類為IgM抗體，在病原體入侵后較早時間達到峰值（1周左右），隨后會逐漸下降。另一類為IgG抗體，這類抗體水平在病原體入侵后較晚才達到峰值（4周左右），但是可能在人體中存在幾個月至幾年的時間。血清學檢測主要是通過不同手段來檢測血液中的IgM和IgG抗體的存在和水平高低。

　　血清學檢測為什么重要？

　　在COVID-19疫情爆發之后，大家最初經常聽到的檢測手段是核酸檢測，那么既然有了核酸檢測，為什么還需要開發和使用血清學檢測？它們又有什么不同？

　　核酸檢測檢查的是患者樣本中是否有新冠病毒的核酸序列存在，它的優點是靈敏度高，但是也有一定的缺陷。通常它需要將樣本運送到特定的實驗室中進行檢測，一來一回可能需要1天的時間。而且，對于曾經受到新冠病毒感染，然后康復的患者來說，體內的新冠病毒已經被清除，使用核酸檢測不再能夠檢測到新冠病毒核酸序列的存在。而這些康復的患者的血液中通常會存在針對新冠病毒的抗體。因此，血清學檢測可以找出這些患者，他們可能因為癥狀輕微或者沒有癥狀，自己并不知道曾經受到過新冠病毒的感染。

　　血清學檢測對學術研究、療法和疫苗開發，以及公共衛生政策都有重要的影響。

　　對于流行病學研究來說，知道廣大人口中到底有多少人受到新冠病毒感染非常重要，而血清學檢測能夠幫助給出這個問題的答案。

　　而在血漿療法和疫苗開發方面，血清學檢測對評估療法和疫苗的有效性都很重要。血漿療法是獲取受到新冠病毒感染，并且康復的患者的血漿作為療法，其潛在的假設是康復患者的血漿中存在著針對新冠病毒的中和性抗體。血清學檢測能夠確認康復者血漿中的抗體水平和活性，從而評估和預測血漿療法的有效性。

　　在疫苗開發過程中，血清學檢測則被用來檢驗候選疫苗的免疫原性（疫苗激發免疫反應的水平）。使用血清學檢測結果來篩選候選疫苗是疫苗開發過程中的重要步驟。

　　如同本文開頭所說，血清學檢測現在是多個國家和地區制定公共衛生政策，恢復社會經濟和人們正常生活的一部分。發現對新冠病毒產生免疫力的人群將有利于讓這些人群早日復工復學，回歸正常生活。

　　血清學檢測有哪幾種類型？

　　目前在開發和已經上市的血清學檢測主要有三種類型：分別為快速診斷檢測（rapid diagnostic test, RDT），酶聯免疫吸附測定（ELISA），和中和檢測（neutralization assay）。

　　快速診斷檢測通常為測流檢測，它們通常檢測從扎手指獲得的血液樣本、唾液、或者鼻拭子樣本。這種檢測便攜而且速度快，可以在病床邊使用，然而它們通常只能給出定性結果，即樣本中是否存在抗體。這一檢測與常見的懷孕檢測很相似，如果樣本中存在抗體，在檢測棒上的相應位置上會出現有顏色的線。

　　ELISA檢測通常為基于實驗室的檢測，它們可以給出定性結果，也可以給出定量結果。這些檢測將病毒中的抗原蛋白固定在96孔測試板上，然后加入患者的樣本（血液、血漿、或者血清）。樣本中的抗體會與固定在測試板上的抗原結合，然后抗體-抗原復合物能夠被另外一種抗體通過顯色或熒光反應檢測出來。

　　中和檢測是在實驗室環境下檢驗患者體內的抗體能否防止病毒感染細胞的檢測。中和檢測能夠告訴研究人員患者體內的抗體對病毒的活性和效力如何。這種檢測依靠細胞培養手段，將病毒和細胞培養在一起，同時加入不同濃度的患者血清。這一檢測能夠發現患者血清中的抗體達到什么水平才能夠阻止病毒的繁殖。

　　血清學檢測的缺陷和挑戰？

　　近來，關于新冠病毒的血清學檢測新聞可謂層出不窮。FDA官方網站列表上就列舉了超過100種血清學檢測。而使用血清學檢測對大眾進行篩查的研究結果也開始出現在科學期刊和新聞報道中。那么，血清學檢測準確么？我們應該怎么理解血清學檢測的結果。

　　提到血清學檢測的準確性就需要了解檢測的兩個相關指數——靈敏度（sensitivity）和特異性（specificity）。

　　靈敏度指的是實際為陽性的樣本中，檢測判斷為陽性的樣本比例，例如真正存在新冠病毒抗體的樣本中，被檢測出含有抗體的樣本的百分比。它的計算公式為：真陽性樣本數/（真陽性+假陰性）樣本數。

　　特異性指的是實際為陰性的樣本中，檢測判斷為陰性的樣本比例。它的計算公式為真陰性樣本數/（真陰性+假陽性）樣本數。

　　如果想要使用血清學檢測對廣大人群進行篩查，那么這兩個指標就非常重要，特別是如果人群中受到新冠病毒感染人數占比不高，假陽性結果可能極大地影響檢測結果。

　　舉個例子：假設1000個人中有50個人曾經受到新冠病毒感染，身體中攜帶著針對新冠病毒的抗體（真陽性），計算出的新冠病毒感染率為5%。如果我們用一個靈敏度和特異性都為90%的血清學檢測對這一人群進行檢測，會得到什么結果？

　　由于檢測的靈敏度為90%，那么50個真陽性患者中只能檢測到45名患者，而由于特異性為90%，950名沒有受到新冠病毒感染的人中會有95人被檢測出陽性。如果不加修正，用這一檢測檢查出的患病率為（95+45）/1000 = 14%，遠高于真正的5%。

　　而如果真實患病率為1%時，檢測結果的差距將更為懸殊，使用這一檢測，1000人中將檢測出（990 X 0.1）+（10 X 0.9）= 108名患者，患病率為10.8%。使用它進行篩查時，大約每10個陽性結果中才有1個是真正的陽性。

　　因此，使用血清學檢測對廣大群眾進行篩查時，提高血清學檢測的靈敏度和特異性非常重要。上周的藥明康德“齊心同力”論壇上，英國BioIndustry Association首席執行官Steve Bates先生指出，英國對旨在用于大眾篩查的血清學檢測進行了評估，并且定下了靈敏度和特異性都需要高于98%的標準。可惜的是還沒有一項檢測能夠達到這一標準。這也體現了開發一款準確的血清學檢測的難度。

　　此外，血清學檢測的結果能否與對新冠病毒的免疫力劃等號仍然是一個有待證實的問題。康復患者的體內抗體水平如果過低，可能并不能防治他們再度被新冠病毒感染。而從另一方面來看，人體對病毒的免疫反應并不只限于B細胞生成抗體的免疫反應。T細胞也會對新冠病毒產生免疫反應并且起到清除病毒的作用。因此，血清學檢測呈陰性，并不能確認這個人對新冠病毒沒有產生免疫力。

　　如Mayo Clinic Laboratories總裁William Morice博士在藥明康德“齊心同力”線上論壇中所說，對于血清學檢測來說，需要和分子測試結合起來進行研究，進一步了解病毒和宿主之間的相互作用，才能得出更有力的結論。

　　如何改善血清學檢測？

　　鑒于目前市場上有多種不同的血清學檢測，而且它們的表現良莠不齊，上周，FDA發表聲明，將與美國國立衛生研究院（NIH）的國家癌癥研究所（NCI）和國家過敏與傳染病研究所（NIAID），以及美國疾病控制和預防中心（CDC）合作，建立NIH評估血清學檢測開發商提供的產品的能力。從中篩選出表現優秀的檢測，以幫助FDA的健康建議和決策。

　　世界衛生組織（WHO）也與合作伙伴一起，利用全球性的實驗室網絡評估不同的血清學檢測。截至4月中，WHO的合作伙伴創新診斷基金會（Foundation for Innovating Diagnostics, FIND）已經選出5款基于抗原的快速診斷檢測，27款基于抗體的血清學快速診斷檢測，和7款血清學ELISA檢測，并將對這些檢測進行第三方的嚴格評估，評估結果將在FIND官方網站上公布。

　　同時，世界各地的研究人員都在密切關注COVID-19康復患者的健康狀況，觀察他們是否會再次被新冠病毒感染。這將提供康復者體內的抗體水平能否防止進一步病毒感染的線索。

　　我們期待隨著血清學測試本身準確性的不斷提高以及血清學檢測在廣大人群中的進一步普及，它們能夠在流行病學研究、療法/疫苗開發、以及指引公共衛生政策方面發揮出應有的威力，早日幫助控制COVID-19疫情擴散，讓人們回歸正常生活。

　　參考資料：

　　[1] Advice on the use of point-of-care immunodiagnostic tests for COVID-19. Retrieved April 20, 2020, from https://www.who.int/news-room/commentaries/detail/advice-on-the-use-of-point-of-care-immunodiagnostic-tests-for-covid-19#.Xo_1jdsCuUE.twitter

　　[2] The Promise and Peril of Antibody Testing for COVID-19. Retrieved April 20, 2020, from https://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/2764954

　　[3] Everything we know about coronavirus immunity and antibodies — and plenty we still don’t. Retrieved April 20, 2020, from https://www.statnews.com/2020/04/20/everything-we-know-about-coronavirus-immunity-and-antibodies-and-plenty-we-still-dont/

　　[4] Serology-based tests for COVID-19. Retrieved April 20, 2020, from https://www.centerforhealthsecurity.org/resources/COVID-19/serology/Serology-based-tests-for-COVID-19.html

　　[5] Coronavirus (COVID-19) Update: Serological Test Validation and Education Efforts. Retrieved April 20, 2020, from https://www.fda.gov/news-events/press-announcements/coronavirus-covid-19-update-serological-test-validation-and-education-efforts