10 分钟快速检测新冠感染，钟南山院士呼吁尽快通过的抗体试剂盒是什么？

2 月 14 日，钟南山院士领导呼吸疾病国家重点实验室对外宣布，联合研发出新冠病毒 IgM 抗体快速检测试剂盒，有望在 15 分钟内完成病毒检测，并已经完成实验室和临床的初步评价。
2 月 18 日，钟南山院士在广东省疫情防控新闻发布会上呼吁：希望 IgM 试剂盒能尽快通过审批，迅速应用到抗击疫情疫情的一线。
无独有偶，同日，复旦大学附属中山医院葛均波院士团队宣布联合研制出同样技术的 lgM 抗体和 lgG 抗体检测试剂。联用两种试剂可以在 10 分钟内判断病人是否感染过新冠病毒，并区分早期或中晚期感染。
其实早在 2 月 9 日，国家药监局召开的该类试剂的应急注册评审会，山东潍坊康华、唐山英诺特、广州万孚等生物技术公司也已经参与申报。
不难看出，多个机构都在努力推进新冠病毒抗体检测试剂盒的应用。
为什么能用抗体检测来诊断新冠肺炎？它和此前诊断的「金标准」核酸检测相比，有哪些优势？它有可能被后续列入新冠肺炎的诊断标准吗？这种新的检测手段对目前抗击疫情的意义如何？抗体检测距离临床大规模应用还有多远？

为什么能用抗体检测诊断新冠肺炎？
抗体属于免疫球蛋白的一种，能够与细菌、病毒等有害入侵者（抗原）结合，协同免疫细胞杀灭入侵者。主要分为以下 4 类：IgA， IgM， IgG，IgE。
新冠病毒感染人体后，机体会产生相应的特异性抗体抵抗病毒， 我们可以通过胶体金免疫层析法，找到疑似新冠肺炎患者血清样本中的特异性抗体，从而协助判断患者的感染情况，这就是新冠病毒抗体检测试剂盒的原理。
各类抗体的结构图（图源：abcom）

为什么是 lgM 抗体和 lgG 抗体？这和病毒入侵后，不同的抗体在人体内出现顺序不同有关。

IgM 升高通常提示急性感染，这表明机体已经暴露于某种病原体，属于对急性感染的首次应答。IgM 能够对机体起到「临时性」保护作用，一般存在 2～3 周。
IgG 升高通常提示既往感染或慢性感染。IgG 出现较 IgM晚，可以存在较长时间，对机体有「长期」保护作用，有助于机体抵御二次感染。
有专家告诉丁香园：「目前对新型冠状病毒的这两类抗体的产生和持续时间尚缺乏系统性研究。通常情况下，IgM 抗体产生早，一经感染，快速产生，维持时间短，消失快，血液中检测阳性可作为早期感染的指标。IgG 抗体产生晚，维持时间长，消失慢，血液中检测阳性可作为感染和既往感染的指标。」
因此，通过检测患者血清中 IgM 和 IgG 的阳性情况，有助于我们判断患者处于病毒感染的不同时期。

北京地坛医院检验中心主任王鹏教授告诉丁香园，「选择病毒的特异性抗原肽是最关键的，尤其是病毒这样的低级别生物。在已知序列的情况下，参照 SARS 等冠状病毒的研究，找到这样的靶序列肽并不难，所以能够这么快制备出新冠病毒检测的抗体试剂盒。」

抗体检测有什么优势？
与核酸检测相比， 采样简单、检测效率 高 是抗体检测最突出的特点。
目前的核酸检测最常用的采样方式为咽拭子，采样部位在患者上呼吸道。 但新冠病毒主要感染部位其实是在下呼吸道及肺部，进行咽拭子采上呼吸道样本时可能导致检出结果出现假阴 性。
王鹏教授表示，新冠病毒主要通过呼吸道传播，这就决定了抗体检测相对核酸检测的优势，「核酸检测参照标准如果是 HBV、HCV 等血液存在为主的病毒其实是可以的，但这对于呼吸道病毒恰恰不合适。机体产生抗体是一种快速反应，而且丰度比较高、特异性很强，所以比核酸检测有优势（敏感性、快速性）。抗体检测度过窗口期后，敏感度可能是核酸检测的 150%以上。」
与核酸检测需要咽拭子采样不同，抗体检测的采样操作更加简单。「IgM 和 IgG 检测采用免疫层析或胶体金的方法， 通过采集患者指尖血，只需要0.5 毫升血液（20～50 微升血清）就可以完成检测，这样就可以实现床旁检测或入室检测。」
除了采样操作简便外，抗体检测出结果的时间更短，这也能大大提高检测效率。
浙江大学百人计划研究员潘利强博士告诉丁香园： 「与核酸检测相比，基于 IgM 检测的试纸条技术可以即时检测，检测时间可缩短至 15 分钟。」葛均波院士此前在接受媒体采访时也表示，两种试剂联合使用可以在 10 分钟内判断病人是否感染过新冠病毒。

抗体检测的效果如何？
要评价一种检测手段的效果有两个关键指标：特异性和敏感性。
目前，抗体检测用于诊断新冠病毒感染的公开数据，暂时只有本文开头提到的上海市公共卫生中心 170 位确诊患者的随机检测结果， 采用双卡联合确诊准确率为 98.82%（共 2 名患者未出现阳性结果），近期即将扩大临床验证。
不过，我们可以参考此前对新冠病毒的「表亲」SARS 和 MERS 的相关研究。
2004 年，Woo PC 等人研究了 SARS 患者感染后 IgM、IgA 与 IgG 水平随时间的变化。 研究者指出，抗体检测用于 SARS 诊断存在以下两大问题：早期阳性率较低，抗体出现较晚。
IgM 在第 1 周阳性率仅 21.4%，第 2 周 63.6%，阳性率最高值（76.2%）出现在第 3～4 周。IgG 阳性则出现得更晚，虽然其阳性率可高达 100%，但已经是患者出现症状 91 天后，大部分患者往往已经治愈出院或不幸死亡，此时的抗体检测阳性结果早已没有什么实际意义。因此研究者建议，IgG 检测更适合用于流行病学调查。
SARS 患者 IgM、IgA 与 IgG 抗体水平的纵向变化（参考文献 1）
2019 年 Al Kahlout RA 等人研究发现， 检测 MERS 抗体主要基于 ELISA（靶向 S1 抗原）的 IgG 与 IgM 或微中和检测，这种检测手段特异性较高，可作为 MERS 确诊的金标准。但检测操作需要在 3 级生物安全防护实验室内进行，设备要求高，而且等待结果需要 5 天。
目前，分子生物学方法如 RT-PCR 与基因测序仍是 MERS 的主要诊断方式。美国 CDC 认为，血清学抗体检测主要用于判断患者既往感染，用于流行病学调整与研究，不应用于诊断目的。
潘利强博士告诉丁香园， 「IgM 检测新冠病毒感染敏感性还不错，因为是血液样品，采样质量比较稳定。假阴性和假阳性是任何体外检测都无法避免的，如何减少这两种现象跟开发产品的公司技术实力也密切相关，选择合适的捕获或者检测抗体是提高特异性和灵敏性的关键。」
对于如何提高抗体检测的特异性和灵敏性，王鹏教授则建议，「需要增加肽片段的长度，优选主要的抗原序列，如病毒表面的 S 蛋白。」

抗体检测在疫情中的作用是什么？
对于现阶段的疫情而言，这种新的检测手段出现有何意义？它和核酸检测扮演的角色分别是什么？
多位专家的观点相当一致： 抗体检测用于疾病的初筛，确保「不漏」；而核酸检测用于病原学的鉴别诊断，确保「不错」。
潘利强博士表示，「咽拭子采样样品质量不均一，可能影响核酸检测结果准确性。IgM 检测有不足的地方，但在核酸检测结果不理想的情况下，IgM 检测结合核酸检测联用，有助于提高检出率，从而尽可能隔离确诊患者，缩短疫情。」
王鹏教授告诉丁香园，「之前，武汉地区核酸检测的日均检测能力只有不到 1000 例，无法满足最基本的诊断需求，更谈不上筛查了。」他打了个比方，「 核酸检测就像用鱼竿在水库的支流钓鱼，特异性好；IgM 和 IgG 检测是用网到水库里捕鱼，敏感性高、效率也高。 所以，钟南山院士对这种试剂倍加推崇， 只有这样才能迅速完成确诊患者和疑似患者的甄别。 」
在广东省 2 月 18 日举行的疫情防控新闻发布会上，钟南山院士曾发出呼吁，希望 IgM 试剂盒能尽快通过。 「流感也会产生肺炎，影像差不多，也有人因流感致死，需要赶快分开。（核酸检测与抗体检测）两个互相印证，就可以做到把健康人群和患者分开，把新冠患者和流感患者分开。」
「我们非常强烈希望，这个 IgM（试剂）能赶快通过，在武汉发挥作用，减少疑似病人和其他病人。我不认为武汉已经解决了（问题）。武汉不解决；湖北解决不了。湖北不解决，全国解决不了。这是要害。」
除了用于筛查外，葛均波院士此前接受媒体采访时表示，抗体检测还有助于减少患者隔离消耗的人力和物力， 「最大的作用是可以解放一批被隔离的疑似病例和大量密切接触者。如果结果阴性，就说明患者不处于病毒感染的早期和中晚期，可以极大地缩短回到正常生活的时间。」
在2 月 26日军队前方专家组发布《 军队支援湖北医疗队新型冠状病毒感染疾病诊疗方案（试行第一版） 》中，「血清特异性 IgM 抗体检测阳性」已经被纳入确诊标准。
但根据国家卫健委2 月 19 日发布的《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第六版）》，新冠病例确诊要求仍为 疑似病例具备以下病原学证据之一者：实时荧光 RT-PCR 检测新型冠状病毒核酸阳性；病毒基因测序，与已知的新型冠状病毒高度同源。
抗体检测手段是否有望被纳入卫健委更新诊疗方案中新冠肺炎的确诊标准？

王鹏教授认为，「答案是肯定的，尤其是有可靠的试剂后。」 但他同时承认，从研发出试剂盒到临床大范围应用还有一段距离， 「除去抗原优化的技术问题，最难的过程还是取得医疗器械注册证的过程。虽然国家开通了应急快速审核的通道，这需要数周时间完成临床实验和审批。」

总结
1.血清学检测，包括 IgM、IgG 抗体检测可协助确定传染源，阐明流行病学特征，如传播方式、患者接触史研究与无症状隐性感染的识别。根据以往对 SARS 和 MERS 抗体检测的研究，这一手段往往用于流行病学调查而非临床诊断；
2. 与核酸检测相比，抗体检测具有采样方便、检测效率高的特点，可以作为核酸检测的有效补充，交叉验证，有助于新冠肺炎的早期筛查，实现确诊患者早期隔离，并在后期减少患者隔离消耗的人力物力，有助于缩短疫情；
3. 抗体检测必须通过对确诊患者的血清样本进行分析，经临床验证后方可广泛开展。虽然试剂盒已经研发成功，但要通过医疗器械审批、在临床实现广泛应用仍然需要一段时间；
4. 分子生物学，主要是 RT-PCR 核酸检测仍是目前诊断新冠肺炎的金标准，抗体检测诊断效果仍需大规模临床验证。 （责任编辑：飞腾、gyouza）

致谢：感谢苏州市立医院呼吸科主任医师 李勇对本文作出的贡献，本文经浙江大学百人计划研究员 潘利强博士 专业审核

参考文献： 1.Woo P C Y , Lau S K P , Wong B H L , et al. Longitudinal Profile of Immunoglobulin G (IgG), IgM, and IgA Antibodies against the Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS) Coronavirus Nucleocapsid Protein in Patients with Pneumonia Due to the SARS Coronavirus[J]. Clinical and Vaccine Immunology, 2004, 11(4):665-668. 2.Peiris J S M , Chu C M , Cheng V C C , et al. Clinical progression and viral load in a community outbreak of coronavirus-associated SARS pneumonia: a prospective study.[J]. Lancet, 2003, 361(9371):1767-1772. 3.CDC Laboratory Testing for Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus (MERS-CoV),https://www.cdc.gov/coronavirus/mers/lab/lab-testing.html. 4.Al Kahlout RA, Nasrallah GK, Farag EA,et al. Comparative Serological Study for the Prevalence of Anti-MERS Coronavirus Antibodies in High- and Low-Risk Groups in Qatar. JImmunol Res. 2019 Feb 18;2019:1386740.