COVID-19 (SARS-COV-2) 新型冠狀病毒檢測方法統整比較 2021/03/10

 

隨著新型冠狀病毒(COVID-19/SARS-COV-2)的疫情爆發,除了積極尋找有效的抗新冠病毒藥物及研發高效價低副作用的疫苗之餘,短時間內篩檢出受新冠病毒感染的患者或無症狀感染者對於疫情控管來說更加重要。目前新冠病毒檢測方法就原理上來區分,主要為 [免疫診斷]  [核酸檢測] 兩大類 :

 

免疫診斷

免疫診斷是利用 抗原-抗體特異性 結合原理,使用特定標記物進行分析檢測的技術。由於該技術難以在感染初期測出陽性結果,且體內干擾因素、患者免疫力差、HOOK效應等也都會導致假陰性結果出現,另外,免疫診斷此技術的特異性相對較差,在檢測中也可能會出現假陽性結果,因此較適合用於初步大規模的檢測,故建議將免疫檢測技術應用於大範圍初篩,之後再以核酸檢測進行確診。

  1. 酵素結合免疫吸附分析法 Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)

此方法既可檢測抗體,又能測定可溶性抗原且靈敏度高,特異性強,又無需特殊儀器,操作簡便,檢測成本相對低,因此利於普及,但其大多為人工作業,檢測時間較長,通量也受96孔盤的限制,加上其多為開放的操作環境,更容易造成污染,因此此技術較適合基層檢測機構開展大規模篩檢。

  1. 化學發光免疫分析法 Chemiluminescent Immunoassay (CLIA)

是目前最先進的免疫檢測技術之一,具有靈敏度高、特異性強、操作簡單自動化程度高、方法穩定快速、檢測範圍寬等優點,但往往需要限定品牌的化學發光儀相關設備,試劑成本相對較高之餘也無法開放通用,因此許多小型實驗室皆難以承受其成本壓力。

  1. 免疫層析試紙分析法 Immunochromatographic Strip (ICS) | Rapid Test Kits

反應快速(通常數分鐘即可判讀結果)、操作簡單,適用於臨床旁檢測及快速篩檢的目的。但多數快篩試劑產品靈敏度較差、無法定量,應用範圍大多為定性。然而,隨著免疫學的進展,少數具備高工藝技術的快篩試劑產品已大幅提升靈敏度及特異性。在疫情高風險或核酸檢測能量不足的地區, 免疫診斷的快篩試劑能顯著提升初篩的效率, 也能補足核酸檢測採樣變因導致偽陰性結果的缺點,如果能夠妥善應用,對於新型冠狀病毒(COVID-19/SARS-COV-2)的輔助篩檢將有很大的幫助。

 

新冠病毒免疫診斷相關產品:

抗體檢測:

中和抗體ELISA試劑 - Human Novel Coronavirus (SARS-CoV-2 ) Neutralizing Antibody ELISA Kit (ACE#E5019)

抗體快速篩檢試劑 - 泓佑新型冠狀病毒抗體快速篩檢試劑組(ACE#COV1001 )

抗原檢測:

抗原ELISA試劑 - SARS-CoV-2 Spike Protein S1 RBD ELISA Kit (ACE#E5024) | SARS-CoV-2 Nucleocapsid Protein ELISA Kit (ACE#5023)

抗原快速篩檢試劑 - 泓佑新型冠狀病毒環境抗原快篩試劑組(ACE#COV2001)

 

 

核酸檢測

主要指聚合酶鏈式反應,即常見的PCR檢測,優點在於其他方法學難以到達的極高靈敏度且特異性強、擴增環節自動化程度高,感染初期一般3-5天(理論上核酸只要感染粘膜,就可以檢測到);但其缺點是對實驗室硬體設備以及人員都有較高的特殊要求,整體檢測時間較長,一次常需要2-3小時以上,多數PCR設備的通量受限於96孔,最大的問題是極易污染,極其微量的污染即可引發假陽性的產生。

 

  1. 即時聚合酶鏈式反應Real-Time Quantitative PCR (RT-qPCR)

擴增檢測同時完成,自動化程度高,具有靈敏度高、特異性強、重複性好等優點,但使用成本通常較高,適合具有一定規模並擁有qPCR設備的實驗室。更高的靈敏度表示能夠在更早期發現病毒攜帶者,同時靈敏度的差異也可能導致結果不同,因此當使用多種試劑檢測結果不一致時,需考慮靈敏度的因素。由於新型冠狀病毒(COVID-19/SARS-COV-2)屬於RNA病毒,容易發生變異,如果只檢測單一核酸靶點,容易產生假陰性結果,不過我們發現大多數品牌都採用多重PCR技術,在一次檢測過程中同時檢測多個核酸靶點,可有效提升陽性檢出率,盡可能避免漏檢的情況出現,當然核酸靶點的增多也會提升檢測成本,因此檢測機構應根據實際需求選擇最適當的產品。

  1. 數位PCR digital PCR(dPCR)

能夠對樣品的核酸分子進行絕對定量,具有比qPCR更高的靈敏度、特異性和精確性,但缺點是樣品通量很低,無法同時檢測多個晶片,在常規基因表達分析中不具備優勢,另外由於需要精密儀器和複雜晶片,成本也相對昂貴。

  1. 次世代定序儀Next Generation Sequencing(NGS)

具有檢測準確、覆蓋全面等優勢,但缺點是對人員專業技術要求高、檢測成本高,另外測序數據的儲存和分析,資料的安全和資訊隱私等問題也限制了其在臨床上的應用,目前更多用於科研領域。

  1. 恆溫環狀擴增法Loop-Mediated Isothermal Amplification (LAMP)

繼PCR技術後發展起來的一門新型的體外核酸擴增技術,具有恆溫、高效、不需要特殊儀器設備等優點,但由於其對引物設計要求特別高,檢測成本高,且結果不太穩定等原因,目前尚未廣泛應用於臨床檢測,暫不建議用於確診試驗。

 

 

統整

新型冠狀病毒(COVID-19/SARS-COV-2)的疫情發展至今,仍有不少病例因為檢測效率不足等原因尚未確診,因此檢測時間也成為了檢測機構最為關心的重要因素之一。根據各種檢測產品的檢測時間統計分析可以發現,免疫診斷的方法檢測速度較快確實更加適合初步大規模的進行篩檢,而相對時間較長的核酸檢測方法則會更適合初篩後的確診檢驗。

 

方法學比較
  技術名稱 樣本類型 共同特點 優點 缺點 目的 適應實驗室
免疫分析 ELISA 血清
  1. 檢測標靶:IgG,IgM
  2. 操作簡單
  3. 實驗室及設備人員要求低於核酸檢測
  4. 干擾因素多,易出現假陰性,且難以在感染早期驗出
  5. 特異性較差,易出現假陽性
  6. 靈敏度、特異性低於核酸檢測
  1. 特異性強
  2. 設備要求低
  1. 時間長
  2. 單次通量有限
  3. 操作環境開放易汙染
  4. 只能定性或半定量檢測
初篩 具有相應技術能力的各種規模實驗室
CLIA
  1. 特異性強
  2. 穩定快速
  3. 可定量檢測
  1. 需要特殊設備
  2. 成本高
具有一定規模,擁有相應CLIA設備的實驗室
ICS (RTK) 血清、尿液、糞便
  1. 穩定快速
  2. 實驗室&人員要求低
  1. 靈敏度差
  2. 無法定量檢測
各種規模的實驗室,尤其適合缺乏硬體設備的小實驗室
核酸檢測 RT-qPCR 含有檢測目標的核酸物質
  1. 檢測標靶為病毒
  2. 靈敏度高
  3. 特異性強
  4. 重覆性好
  5. 需透過PCR實驗室驗收
  6. 擴增前操作繁瑣,對人員技術要求高
  7. 易汙染產生假陽性結果
  1. 自動化程度高
  2. 靈敏度好
  3. 特異性強
  1. 成本高
  2. 相對定量
確診 擁有RT-qPCR設備的實驗室
dPCR
  1. 自動化程度高
  2. 絕對定量
  3. 靈敏度特異性優於qPCR
  1. 通量極低
  2. 成本高
擁有dPCR設備的實驗室
NGS
  1. 準確
  2. 全面
  1. 檢測費用高
  2. 結果分析難度大,對人員專業要求高
多用於科研領域
LAMP
  1. 恆溫
  2. 高效
  3. 實驗室要求低
  1. 引物設計要求高
  2. 成本高
  3. 非特異擴增(假陽性)難消除
  4. 比傳統PCR更易產生氣熔膠汙染
初篩 尚未廣泛應用於臨床檢測

 

 

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