相信各位最近經常在電視媒體上看到檢測COVID-19的各種技術方法。到底什麼是RT-qPCR分生方法? 既然已經有免疫血清快篩了，為什麼還需要做分生檢測呢? 而加速檢測的效率到底帶來哪些好處與重大的影響?
今年3月底，國際知名研究期刊《Nature Biotechnology》的新聞列出目前快篩檢測的開發進展，其中包含台灣中研院、加拿大Sona Nanotech與GE、德國柏林Pharmact、Mammoth Biosciences等多個單位的病毒快篩試劑。 這些快速、定點照護檢驗（Point of Care Testing, POCT），不但可以加快臨床決策，更能減輕中央實驗室的負擔。
目前，診斷武漢肺炎主要取決於兩種主要技術：
- 檢測病毒抗原: 血清學免疫測定 或是
檢測病毒特異性抗體: IgM和IgG 免疫測定 - 檢測病毒的核酸: 分子生物學技術 (ex. RT-qPCR)
不同的技術適用的感染時期都不一樣，且各自有其侷限性。PCR檢驗結果雖然準確、開發快速，但操作較複雜又緩慢；而免疫檢測雖然準確性較低、開發時程長，但非常容易使用，且20-60分鐘內就會有結果。 因此，這些方法需要互相搭配使用，且在防疫時期都是缺一不可的技術 !
一、抗原/抗體免疫測定
究竟抗體檢測能提供什麼資訊呢？
免疫檢測可以提供病毒暴露史以及診斷依據，這個技術又可以分為兩種檢測方式：
1. 透過單株抗體，直接檢測樣本中的病毒抗原
台灣中研院基因體研究中心楊安綏研究員成功合成能辨識新冠病毒核蛋白(Nucleocapsid protein)的單株抗體群，就屬於這種直接檢測病毒蛋白的方式。未來可作為檢測快篩的關鍵試劑，可在15至20分鐘迅速得知結果。
2. 使用病毒抗原，檢測患者受病毒感染後所產生的抗體(IgG/IgM)
首先來科普一下，健康檢查時，有時會出現IgM 或 IgG字樣，到底是什麼意思呢？
IgM 和 IgG, 就是免疫球蛋白M 和 G，也就是抗體。抗體能對抗外來抗原、微生物。當人體偵測到不是體內原有的東西，會試圖將它消滅，可能由白血球直接將它吞噬、消化，也可能產生抗體來和抗原結合，使外來微生物失去原有功能、或者把抗原帶到吞噬細胞被吞噬掉。因此，抗體代表曾被感染過的痕跡，檢測抗體就能了解一個人是否曾感染過某種病毒或細菌。
除判斷是否感染，也可知曉感染多久時間
IgM 陽性：人體受到感染、抗原刺激後，約1週內會先分泌IgM抗體，是對抗感染的先鋒部隊，出現時間較早、也消失得早，所以，如果血液化驗中出現了 IgM，那就代表 「近期感染」或「正在感染」。
IgG 陽性：IgG抗體一般2～3週後分泌，雖然出現晚，但維持時間長，可能終身都測得到！所以，IgG的出現，代表 「曾經感染」。 若有IgG效價，亦可比較「急性期」與「恢復期」之IgG效價，有4倍以上差異，代表「正在感染」。
身體產生抗體的免疫反應與感染時間圖:
IgG / IgM血清學測試有三大優勢：
(1)抗體比病毒RNA穩定得多。因此，相較於分生PCR方法，IgM / IgG血清學標本在採集、運輸、儲存、測試過程中較不容易變質。
(2)抗體通常會在血液中均勻分佈，因此只須採血就可檢測。
(3)抗體可以在症狀發作後在血液中持續數週/數月，因此血清學檢測可以檢測過去的感染。
這個方法有個很嚴重的侷限性，就是目前研究發現人類對COVID-19的反應速度緩慢，在症狀發作後3天（或感染後至少7至10天）之前可能都無法用血清學的方法檢測到COVID-19抗體。
雖然僅IgM / IgG血清學檢測可能不足以診斷COVID-19，但若與分生PCR方法結合使用，就可以成為有價值的診斷工具。
該如何解釋IgM / IgG血清學檢測結果？
IgM / IgG血清學檢測方法可以補充RT-qPCR診斷COVID-19的感染。
表1顯示了同時使用RT-qPCR和IgM / IgG血清學測試測試患者時可能遇到的所有可能情況的臨床解釋:
二、分子生物學技術
目前為止，PCR是診斷傳染源的黃金標準，WHO在1月時就已設計並發佈了用於檢測新冠病毒的RT-PCR試劑。但這個檢測十分複雜又昂貴，僅適用於大型中央實驗室，需要4-6小時才能完成。加上運送樣品的時間，則須至少24小時測試結果才會出爐。
分生方法對於COVID-19是一種高度敏感的測試，但它有其侷限性。 因為需要含有足夠數量病毒RNA的高質量鼻咽拭子，才能有較精準的檢測結果。這是一個採集樣本上的挑戰，因為病毒RNA的量不僅會在患者之間有很大的差異性，而且同一患者也會隨感染開始或症狀發作的時間不同，而有不同的病毒數量變化。此外，每個護士的採樣技術也各不相同。如果沒有足夠的病毒RNA，RT-qPCR可能會產生偽陰性的測試結果。
且當應對可能要數以百萬計的人進行測試的全球大流行時，RT-qPCR的檢測通量過低就成為一個嚴重的問題，這會導致測試結果延遲發佈，進而影響防疫政策失誤，或無法即時釐清感染源，造成大規模感染。
是否有任何核酸檢測技術能減少人力成本，又能進行高通量、精確的病毒型別篩檢呢?
答案是有的!
美商Agena 公司在2020年四月份推出了檢測COVID-19的試劑，利用Multiplex PCR進行質譜分析，搭配後端自動化判讀報告，可以讓每日的檢測通量達到至少1500例以上!
此外，後續更新改版的COVID-19的試劑，可以精確區分多種COVID病毒突變株，比起NGS定序，提供更彈性、可客製化的篩檢方法!
(延伸閱讀: Agena 新冠病毒檢測系統，大幅提升檢測產能!)
後續我們會在部落格中專文介紹這個質譜高通量檢測方法，讓我們一起攜手抗疫，展望疫情平息的未來!
作者: 林宇馨 / 豐技生技產品專員
參考資料:
1. Weaver, C. Questions About Accuracy of Coronavirus Tests Sow Worry. The Wall Street Journal. April 2nd, 2020. Retrieved from https://www.wsj.com/articles/questions-about-accuracy-of-coronavirus-tests-sow-worry-11585836001
2. Li R, Pei S, Chen B, Song Y, Zhang T, Yang W, Shaman J2. Substantial undocumented infection facilitates the rapid dissemination of novel coronavirus (SARS-CoV2). Science. 2020 Mar 16. pii: eabb3221.
3. Lauer, S. et al., 2020. The Incubation Period of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) From Publicly Reported Confirmed Cases: Estimation and Application. Annals of Internal Medicine.
4. National Health Commission of the People’s Republic of China, New Coronavirus Pneumonia Diagnosis and Treatment Program (Trial Version 7).
5. To KK, Tsang OT, Leung WS, Tam AR, Wu TC, Lung DC et al. (2020). Temporal profiles of viral load in posterior oropharyngeal saliva samples and serum antibody responses during infection by SARS-CoV-2: an observational cohort study. Lancet Infect Dis. 2020 Mar 23. pii: S1473-3099(20)30196-1.
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