隨著世界上越來越多的國(guó)家和地區(qū)將重啟社會(huì)經(jīng)濟(jì)、恢復(fù)人們?nèi)粘Ｉ钐岬饺粘躺蟻恚槍?duì)新冠病毒疾?。–OVID-19）的血清學(xué)檢測(cè)（serological test）成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。這種檢測(cè)能夠幫助發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)受過新冠病毒感染的人群，而受過感染的人群可能對(duì)新冠病毒已經(jīng)產(chǎn)生免疫力。發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生免疫力的人群正在成為多個(gè)國(guó)家“復(fù)工復(fù)學(xué)”計(jì)劃的一部分。那么，血清學(xué)檢測(cè)結(jié)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(nèi)容團(tuán)隊(duì)將結(jié)合公開資料，回答與血清學(xué)檢測(cè)相關(guān)的幾大問題。
藥明康德內(nèi)容團(tuán)隊(duì)制圖
血清學(xué)檢測(cè)是檢驗(yàn)血液中針對(duì)特定病原體的抗體的檢測(cè)方法。當(dāng)病原體侵入人體后，人體的免疫系統(tǒng)會(huì)對(duì)入侵的病原體產(chǎn)生免疫反應(yīng)。其中的一個(gè)方面是人體中的B淋巴細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生針對(duì)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(shí)間達(dá)到峰值（1周左右），隨后會(huì)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(dá)到峰值（4周左右），但是可能在人體中存在幾個(gè)月至幾年的時(shí)間。血清學(xué)檢測(cè)主要是通過不同手段來檢測(cè)血液中的IgM和IgG抗體的存在和水平高低。
在COVID-19疫情爆發(fā)之后，大家最初經(jīng)常聽到的檢測(cè)手段是核酸檢測(cè)，那么既然有了核酸檢測(cè)，為什么還需要開發(fā)和使用血清學(xué)檢測(cè)？它們又有什么不同？核酸檢測(cè)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(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，但是也有一定的缺陷。通常它需要將樣本運(yùn)送到特定的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行檢測(cè)，一來一回可能需要1天的時(shí)間。而且，對(duì)于曾經(jīng)受到新冠病毒感染，然后康復(fù)的患者來說，體內(nèi)的新冠病毒已經(jīng)被清除，使用核酸檢測(cè)不再能夠檢測(cè)到新冠病毒核酸序列的存在。而這些康復(fù)的患者的血液中通常會(huì)存在針對(duì)新冠病毒的抗體。因此，血清學(xué)檢測(cè)可以找出這些患者，他們可能因?yàn)榘Y狀輕微或者沒有癥狀，自己并不知道曾經(jīng)受到過新冠病毒的感染。
圖片來源：123RF
血清學(xué)檢測(cè)對(duì)學(xué)術(shù)研究、療法和疫苗開發(fā)，以及公共衛(wèi)生政策都有重要的影響。
對(duì)于流行病學(xué)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(xué)檢測(cè)能夠幫助給出這個(gè)問題的答案。而在血漿療法和疫苗開發(fā)方面，血清學(xué)檢測(cè)對(duì)評(píng)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(fù)的患者的血漿作為療法，其潛在的假設(shè)是康復(fù)患者的血漿中存在著針對(duì)新冠病毒的中和性抗體。血清學(xué)檢測(cè)能夠確認(rèn)康復(fù)者血漿中的抗體水平和活性，從而評(píng)估和預(yù)測(cè)血漿療法的有效性。在疫苗開發(fā)過程中，血清學(xué)檢測(cè)則被用來檢驗(yàn)候選疫苗的免疫原性（疫苗激發(fā)免疫反應(yīng)的水平）。使用血清學(xué)檢測(cè)結(jié)果來篩選候選疫苗是疫苗開發(fā)過程中的重要步驟。
如同本文開頭所說，血清學(xué)檢測(cè)現(xiàn)在是多個(gè)國(guó)家和地區(qū)制定公共衛(wèi)生政策，恢復(fù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人們正常生活的一部分。發(fā)現(xiàn)對(duì)新冠病毒產(chǎn)生免疫力的人群將有利于讓這些人群早日復(fù)工復(fù)學(xué)，回歸正常生活。
目前在開發(fā)和已經(jīng)上市的血清學(xué)檢測(cè)主要有三種類型：分別為快速診斷檢測(cè)（rapid diagnostic test, RDT），酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（ELISA），和中和檢測(cè)（neutralization assay）。
快速診斷檢測(cè)通常為測(cè)流檢測(cè)，它們通常檢測(cè)從扎手指獲得的血液樣本、唾液、或者鼻拭子樣本。這種檢測(cè)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(jié)果，即樣本中是否存在抗體。這一檢測(cè)與常見的懷孕檢測(cè)很相似，如果樣本中存在抗體，在檢測(cè)棒上的相應(yīng)位置上會(huì)出現(xiàn)有顏色的線。
▲快速診斷檢測(cè)機(jī)理示意圖（圖片來源：參考資料[4]）
ELISA檢測(cè)通常為基于實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)，它們可以給出定性結(jié)果，也可以給出定量結(jié)果。這些檢測(cè)將病毒中的抗原蛋白固定在96孔測(cè)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(huì)與固定在測(cè)試板上的抗原結(jié)合，然后抗體-抗原復(fù)合物能夠被另外一種抗體通過顯色或熒光反應(yīng)檢測(cè)出來。
▲ELISA檢測(cè)機(jī)理示意圖（圖片來源：參考資料[4]）
中和檢測(cè)是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下檢驗(yàn)患者體內(nèi)的抗體能否防止病毒感染細(xì)胞的檢測(cè)。中和檢測(cè)能夠告訴研究人員患者體內(nèi)的抗體對(duì)病毒的活性和效力如何。這種檢測(cè)依靠細(xì)胞培養(yǎng)手段，將病毒和細(xì)胞培養(yǎng)在一起，同時(shí)加入不同濃度的患者血清。這一檢測(cè)能夠發(fā)現(xiàn)患者血清中的抗體達(dá)到什么水平才能夠阻止病毒的繁殖。
▲中和檢測(cè)機(jī)理示意圖（圖片來源：參考資料[4]）血清學(xué)檢測(cè)的缺陷和挑戰(zhàn)？
近來，關(guān)于新冠病毒的血清學(xué)檢測(cè)新聞可謂層出不窮。FDA官方網(wǎng)站列表上就列舉了超過100種血清學(xué)檢測(cè)。而使用血清學(xué)檢測(cè)對(duì)大眾進(jìn)行篩查的研究結(jié)果也開始出現(xiàn)在科學(xué)期刊和新聞報(bào)道中。那么，血清學(xué)檢測(cè)準(zhǔn)確么？我們應(yīng)該怎么理解血清學(xué)檢測(cè)的結(jié)果。提到血清學(xué)檢測(cè)的準(zhǔn)確性就需要了解檢測(cè)的兩個(gè)相關(guān)指數(shù)——靈敏度（sensitivity）和特異性（specificity）。靈敏度指的是實(shí)際為陽性的樣本中，檢測(cè)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(cè)出含有抗體的樣本的百分比。它的計(jì)算公式為：真陽性樣本數(shù)/（真陽性+假陰性）樣本數(shù)。
特異性指的是實(shí)際為陰性的樣本中，檢測(cè)判斷為陰性的樣本比例。它的計(jì)算公式為真陰性樣本數(shù)/（真陰性+假陽性）樣本數(shù)。
▲靈敏度和特異性概念示意圖（圖片來源：FeanDoe / CC BY-SA，https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0）如果想要使用血清學(xué)檢測(cè)對(duì)廣大人群進(jìn)行篩查，那么這兩個(gè)指標(biāo)就非常重要，特別是如果人群中受到新冠病毒感染人數(shù)占比不高，假陽性結(jié)果可能極大地影響檢測(cè)結(jié)果。
舉個(gè)例子：假設(shè)1000個(gè)人中有50個(gè)人曾經(jīng)受到新冠病毒感染，身體中攜帶著針對(duì)新冠病毒的抗體（真陽性），計(jì)算出的新冠病毒感染率為5%。如果我們用一個(gè)靈敏度和特異性都為90%的血清學(xué)檢測(cè)對(duì)這一人群進(jìn)行檢測(cè)，會(huì)得到什么結(jié)果？
由于檢測(cè)的靈敏度為90%，那么50個(gè)真陽性患者中只能檢測(cè)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(huì)有95人被檢測(cè)出陽性。如果不加修正，用這一檢測(cè)檢查出的患病率為（95+45）/1000 = 14%，遠(yuǎn)高于真正的5%。
而如果真實(shí)患病率為1%時(shí)，檢測(cè)結(jié)果的差距將更為懸殊，使用這一檢測(cè)，1000人中將檢測(cè)出（990 X 0.1）+（10 X 0.9）= 108名患者，患病率為10.8%。使用它進(jìn)行篩查時(shí)，大約每10個(gè)陽性結(jié)果中才有1個(gè)是真正的陽性。
因此，使用血清學(xué)檢測(cè)對(duì)廣大群眾進(jìn)行篩查時(shí)，提高血清學(xué)檢測(cè)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(guó)BioIndustry Association首席執(zhí)行官Steve Bates先生指出，英國(guó)對(duì)旨在用于大眾篩查的血清學(xué)檢測(cè)進(jìn)行了評(píng)估，并且定下了靈敏度和特異性都需要高于98%的標(biāo)準(zhǔn)?？上У氖沁€沒有一項(xiàng)檢測(cè)能夠達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。這也體現(xiàn)了開發(fā)一款準(zhǔn)確的血清學(xué)檢測(cè)的難度。此外，血清學(xué)檢測(cè)的結(jié)果能否與對(duì)新冠病毒的免疫力劃等號(hào)仍然是一個(gè)有待證實(shí)的問題?？祻?fù)患者的體內(nèi)抗體水平如果過低，可能并不能防治他們?cè)俣缺恍鹿诓《靖腥?。而從另一方面來看，人體對(duì)病毒的免疫反應(yīng)并不只限于B細(xì)胞生成抗體的免疫反應(yīng)。T細(xì)胞也會(huì)對(duì)新冠病毒產(chǎn)生免疫反應(yīng)并且起到清除病毒的作用。因此，血清學(xué)檢測(cè)呈陰性，并不能確認(rèn)這個(gè)人對(duì)新冠病毒沒有產(chǎn)生免疫力。
如梅奧診所實(shí)驗(yàn)室總裁William Morice博士在藥明康德“齊心同力”線上論壇中所說，對(duì)于血清學(xué)檢測(cè)來說，需要和分子測(cè)試結(jié)合起來進(jìn)行研究，進(jìn)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(jié)論。
鑒于目前市場(chǎng)上有多種不同的血清學(xué)檢測(cè)，而且它們的表現(xiàn)良莠不齊，上周，F(xiàn)DA發(fā)表聲明，將與美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）的國(guó)家癌癥研究所（NCI）和國(guó)家過敏與傳染病研究所（NIAID），以及美國(guó)疾病控制和預(yù)防中心（CDC）合作，建立NIH評(píng)估血清學(xué)檢測(cè)開發(fā)商提供的產(chǎn)品的能力。從中篩選出表現(xiàn)優(yōu)秀的檢測(cè)，以幫助FDA的健康建議和決策。
世界衛(wèi)生組織（WHO）也與合作伙伴一起，利用全球性的實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)評(píng)估不同的血清學(xué)檢測(cè)。截至4月中，WHO的合作伙伴創(chuàng)新診斷基金會(huì)（Foundation for Innovating Diagnostics, FIND）已經(jīng)選出5款基于抗原的快速診斷檢測(cè)，27款基于抗體的血清學(xué)快速診斷檢測(cè)，和7款血清學(xué)ELISA檢測(cè)，并將對(duì)這些檢測(cè)進(jìn)行第三方的嚴(yán)格評(píng)估，評(píng)估結(jié)果將在FIND官方網(wǎng)站上公布。
同時(shí)，世界各地的研究人員都在密切關(guān)注COVID-19康復(fù)患者的健康狀況，觀察他們是否會(huì)再次被新冠病毒感染。這將提供康復(fù)者體內(nèi)的抗體水平能否防止進(jìn)一步病毒感染的線索。
我們期待隨著血清學(xué)測(cè)試本身準(zhǔn)確性的不斷提高以及血清學(xué)檢測(cè)在廣大人群中的進(jìn)一步普及，它們能夠在流行病學(xué)研究、療法/疫苗開發(fā)、以及指引公共衛(wèi)生政策方面發(fā)揮出應(yīng)有的威力，早日幫助控制COVID-19疫情擴(kuò)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
