检测的证词

2020-04-12 原文 #Nei.st 的其它文章

应当如何恰当地使用针对新型冠状病毒的抗体检测

当一种新病毒入侵人体时,免疫系统会马上发动起来。首先赶到现场的是名为免疫球蛋白 M (IgM) 的一类抗体分子。它们与病毒表面的蛋白质结合,使其失活,并把它标记出来供巨噬细胞破坏。几天后,系统会产生第二种抗体——免疫球蛋白 G (IgG)——来继续战斗。IgM 昙花一现。它们在血液中留存三到四周后消失。但 IgG 构成的免疫则要持久得多,可能持续多年乃至终生。

用于检测专由严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 (SARS-CoV-2) 引发的这两类抗体的测试盒应该很快就会面市。基因检测已经在探测这种导致新冠肺炎 (covid-19) 的病毒,它直接寻找鼻咽拭子中当前存在的感染迹象。针对抗体的检测还将能识别出过去曾经感染、现在可能已经免疫的人。在短期内这很重要,因为这可让当局确定谁可以重返工作岗位而不会有感染他人的风险。这对于需要照顾重症患者的医生、护士和其他众多医疗从业人员而言尤为宝贵。长期而言它也很有帮助:揭示病毒在人群中传播的程度,由此判断是否可能已经积累出群体免疫。群体免疫指的是人群中可感染的个体不足,令病毒无法轻易找到新的宿主,因此可以安全地放宽社交疏离和居家规定。

SARS-CoV-2 抗体检测已在中国、新加坡和韩国做了有限数量的部署。包括美国和英国在内的几个西方国家政府已经从中国购买了数百万套过剩的抗体检测试剂盒用于本国。世界各地的公司还研发了另外几种抗体检测试剂盒。但是还没有哪一种方法被批准广泛使用,因为尽管这类检测试剂盒比较容易制造,要确保它们给出有用和可靠的结果仍需要大量的工作。

每种不同的检测设计都使用自己的化学和工艺配方。但是,从外形上看,很多都和英国的生物熊猫试剂公司 (Biopanda Reagents) 生产的独立操作塑料棒相似。用户先刺一下指尖,然后将几滴血引入塑料棒一端的开口中。血液在塑料棒内部经过一系列化学过程来识别特定的抗体。大约 15 分钟后出结果,显示方式与常见的验孕棒类似——如果抗体测定阳性,检测棒的标签旁边会出现一条彩色的线。

引发注意的信号有三种。IgM 单阳性表示该人在近日 (也许是当前) 被感染。IgM 和 IgG 同时阳性,表示使用者在过去一个月中的某个时刻被感染。IgG 单阳性意味着感染在一个多月前发生,因此使用者现在应该对感染免疫。(阴性结果可能意味着没被感染,尽管这也可能意味着处于感染太早的阶段而尚未出现抗体,因为 IgM 通常在感染开始后 7 到 10 天才出现。)

监管机构在批准一项检测可被广泛使用前需要验证其有效性。验证过程中可以通过确定两个数字来概括它多有用:灵敏度和特异性。

检测的灵敏度是指它探测到应该探测的东西的能力——这里就是与 SARS-CoV-2 相关的 IgM 和 IgG 抗体。如果灵敏度是 95%,就意味着在 100 个已知被感染 (通过其他方式确定,例如之前的基因检测) 的血液样本中,该检测将可靠地把 95 个样本正确标记为具有相关抗体。其余 5 个将被识别为不存在抗体——换句话说就是假阴性。

另一个重要的数字是检测的特异性,衡量的是这个检测在仅仅探测应该探测的抗体这一点上的表现。人类冠状病毒一共有七种,理想情况下,一项检测应该只探测因 SARS-CoV-2 产生的抗体。如果检测的特异性为 98%,意味着在 100 个已知的未感染血液样本中,有 98 个 (被正确地) 报告阴性,最后两个 (被错误地) 报告阳性。这种假阳性的原因可能有很多。常见的一个是交叉反应,也就是检测对错误的抗体做出了反应。

为了确定某项检测的灵敏度和特异性,需要用成百上千个已知状态的样本来验证。由于 SARS-CoV-2 很新,缺乏便捷的途径来获取相关血液样本,这就需要一些时间。英美两国当局正在评估几项检测,但尚未发布任何验证数据,并且对何时会发布三缄其口。

感知与特异

理想的检测应该是 100% 灵敏和 100% 特异的。在实际情况下,两者之间总会有取舍。如果让一项检测非常灵敏,哪怕出现一丁点相关抗体也能给出阳性信号,那么特异性就会降低。这是因为这样精细的化学反应很容易被与标靶相似但不相同的抗体触发。反之亦然。

这种取舍并不总是一件坏事,因为可以在不同情况下使用不同类型的检测。例如,如果检测的目的是找到拥有 SARS-CoV-2 抗体的医护,让他们安全地恢复工作来照顾受感染的患者 (因为他们现在已经对感染免疫了),那么检测最重要的一点就是假阳性率要低。换句话说,它需要高度的特异性。

相反,如果是收集传播数据,则要灵敏度优先。如果确认了某人已被感染,则可以通过进一步的检测来追踪哪些熟人也被感染,或是曾经被感染而现在免疫。在这种情况下,一些假阳性不会带来灾难。这些假阳性最终也很可能会被发现,因为他们周围的人被感染的概率低于预期。但是,假阴性却意味着丢失信息并导致未能追踪接触者,那可就严重了。

这一类检测可以让医生了解局部聚集性感染的增长情况,从而了解应采取何种措施来打破传染链条 (实践中意味着需要隔离谁)。通过对病毒进行基因检测,韩国展开的这种接触者追踪和隔离成效卓著。抗体检测同时捕获过去和当前感染者的数据,可进一步加强这一过程。

儿童是另一个可以利用抗体检测来监测而令整体获益的群体。现在人们已经确定,比起成年人,儿童不大会表现出新冠肺炎症状,并且很少出现重症。但是,目前尚不清楚儿童在多大程度上被「隐性」感染,从而在自己看起来依然健康的情况下传染周围的人。抗体检测将揭示更完整的图景。

毫无疑问,想要了解自己的免疫状态的公众也会有做抗体检测的需求——哪怕只是为了换得一个安心。这可能会导致冲突。即便在检测设备被获准通用之后,制造商要扩大生产也需要时间,而从事医护和其他一两个重要领域 (如教学、治安、将食品杂货运送到商店和市场) 的人肯定也会排在检测队伍的最前面。因此,毫不意外,一些不择手段的在线供应商已经开始出售据称供家庭使用的未经验证的测试盒。比如英国的医疗监管机构就不得不关闭了几个欺诈性网站,并警告人们不要使用网上出售的任何家用测试盒。

即使等到有更多测试盒可用的时候 (并恰当地承认不同类型的检测有不同的设计用途),大多数国家在保护好劳动力中的关键成员之后,下一个目标将是全民监控。这附带着给出了一些个体想知道的信息,但主要目的还是追踪流行病在国家内部的进程。

这项分析中最重要的元素之一将是确定隐性感染率——以及它对于群体免疫的任何影响。比较来自荷兰和冰岛的最新检测数据,就可以看出当前对于可能有多少隐性感染者的认识存在多大的欠缺。两国都进行了病毒基因检测,但荷兰仅检测那些出现严重症状的人,而冰岛一直在进行广泛的检测,哪怕是没有症状的人。毫不意外而至关重要的是,冰岛的方法找出的年轻感染者远多于荷兰人 (见图)。此外,领导冰岛检测项目的卡里·斯特凡松 (Kari Stefansson) 说,测定为阳性的人中有 50% 没有症状。

沉默不是金

大规模检测会很费劲。即使实际的分析将由集中式高通量实验室中的机器人完成,也需要为数百万人定期采集血液样本。为降低工作量,此类项目可能会被搭载在一个国家的输血服务上,因为捐献的血液本来也要经过严格的病原体筛查。

德国科学家称计划在本月开始一个规模还算大的监测项目。它将检测定期从 10 万名参与者那里采集的血液样本。那些被证明已有免疫力的人将获得免除工作或旅行限制的证书。就为了这一点也值得报名了。

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