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新冠病毒:感染、抗體和測試

 

前文曾介紹新型冠狀病毒的分子(核酸/抗體)檢測;不少讀者對新冠病毒的感染丶抗體形成及測試都感興趣。本文再為大家介紹。

作為一種新發現及流行的病毒,人類對新冠病毒的認識不多,醫學及科研界都十分加緊對這個病毒進行研究。全球案例在這幾個月迅速增加,科學期刊上都湧現了很多對不同病例的醫學觀察報告。因疫情嚴峻及研究觀察報告評審(peer-review)需時,不少科學期刊都以「先上載,後評審」的方針為大家提供最多的資料。在短時間及缺乏大型有系統的研究設計下,我們雖不能對新冠病毒的特性及感染模式作定論,但亦可從其他冠狀病毒及人類免疫的已有知識作出推論。本文亦盡量涵蓋目前已有的研究成果及知識,給大家作為參考。

 

新冠病毒如何感染?

含病毒飛沫從黏膜(如眼口鼻)進入身體後,會從特定受體入侵並感染細胞。受感染細胞如沒有被身體免疫系統察覺並清除,病毒便能利用這些細胞,複製更多病毒再感染其他細胞;或在分泌物中離開身體繼續傳播。當身體免疫系統偵測到病毒細胞時,便是咳嗽、發燒丶肺炎等徵狀的開始。因大多數感染是由呼吸道開始,故病毒會沿呼吸道向下感染至肺部。但亦有不少醫學報告指出,新冠病毒感染能影響肝腎丶腸道丶腦部等。

 

抗體如何形成?

在正常的免疫反應中,不論病毒感染哪個部位,免疫系統亦會開始嘗試在血液中產生特定抗體。一般在感染兩週内便會產生IgM抗體;四週内更強丶更有保護性及記憶的IgG抗體亦會開始產生及取代IgM抗體,為長期免疫作準備。至於新冠病毒的IgG抗體能否保護康復者以後不再受感染,暫時還是未知之數。

由於抗體是免疫細胞分泌在血液中,基本上沒有核酸檢測的取樣問題。而在感染後期,病毒量開始減少丶抗體數量反而增加;而在康復者身體内病毒已清除,但IgG抗體亦會持續出現在血液中一段時間。故抗體測試雖未必能如核酸檢測般獨當一面作為確診依據,但在協助確認/排除診斷丶以至康復丶檢測群體免疫中都有不可或缺的角色。

 

不同種類的抗體檢測

目前針對新冠病毒的抗體測試方法主要有三種:前文曾介紹的膠體金法,以及在實驗室常用的酶聯免疫吸附法(酶聯法,Enzyme-linked immunosorbent assay , ELISA),以及中和實驗(neutralization assay)

中和實驗是以培養細胞為基本,測試樣本能否阻止病毒在培養環境生長。這種測試通常作為研究之用,所需時間丶人手和儀器要求都十分高,故不在此詳述。

酶聯法先把病毒蛋白/抗原固定在實驗碟上,再加上血液樣本。如樣本中含病毒抗體,便會連結實驗碟上的抗原成複合物。再以有酶連結的抗體連結複合物並激活酶。而酶的活性(通常為改變顏色/發出螢光)能作為抗體存在的定量標記。酶聯法需時約1到5小時;技術及儀器要求一般較核酸為低,但亦需在實驗室進行。

内地有研究比較酶聯法和膠體金法,結果顯示研究採用這兩種方法於測試IgM+IgG抗體時的準確度與敏感度沒有顯著差異。膠體金法需時最短(15分鐘)丶所需樣本亦最少丶且不需額外儀器;但只能檢測有否抗體,沒有定量;測試一般為大量制作,成本較低但欠缺彈性。酶聯法於實驗室操作比較靈活,遇問題能較易變通解決,亦更容易改進。現時歐美官方傾向選擇這較詳細的酶聯法定量抗體檢測。

先前提過,免疫系統產生的抗體不只一種。抗體測試亦有分別檢測 IgMIgG,和一同檢測IgM+IgG兩種。有研究指出,IgM+IgG的準確度與敏感度比分別檢測IgMIgG為高,在輔助確診的膠體金法較常採用。分別檢測 IgMIgG得到的資料比較詳細,能幫助醫護理解個別個案的感染/康復進程。

 

快速抗體檢測(膠體金法)使用注意事項

市面上己有不少快速抗體檢測,給用家自行購買使用。在美國,因疫情嚴峻及審批檢測需時,有關新冠肺炎的測試現只需於美國FDA 提交測試資料登記便可在醫療機構使用。而歐盟的CE-IVD認證暫時亦只需自行聲明申報,毋需於第三方進行評估審核。有需要的消費者應選擇已有登記或認證的品牌測試。

雖然膠體金法使用方法相對簡單,但亦有些事項要注意。首先這些測試基本上是自我檢測用途;如需協助别人測試,應戴上手套及個人防護裝備以防感染。測試前應洗手,最好在防護墊或廚房紙上進行測試,測試後把所有工具包起放到密封膠袋再丢棄。使用刺血針採血前應先以酒精消毒手指;可先試第四指旁的皮膚,血液較易採集。

因膠體金法是以液體微細管作用,把樣本帶到測試區,故測試條在使用前務必保持乾爽 ,及在十分鐘內完成測試,以免受潮。 測試條的對照線出現表示測試條的毛細管功能正常,及有足夠的蕊膜作抗體檢測。膠體金法測試條結果只分為陽性/陰性/無效,並不能計算抗體濃度。超過二十分鐘的顯示均為無效。

 

因大部分快速測試還未趕及在各國官方衛生機構檢測審批,美國FDA要求已登記的測試在報告中列明:

  • 該測試尚未通過FDA審查。
  • 陰性結果不能排除SARS-CoV-2感染,特別是在那些已經接觸該病毒的人群中。應再以其他分子診斷測試來排除感染個案。
  • 抗體測試的結果不應作為診斷或排除SARS-CoV-2感染或知悉感染狀況的唯一依據。
  • 假陽性結果可能是由於過去或現在感染了非SARS-CoV-2冠狀病毒株,例如冠狀病毒HKU1NL63OC43229E

本文參考資料中亦有已登記的測試列表連結,有需要人士亦可以此作參考。

 

雖然人類對新冠病毒的認知和研究還有漫長的路程,但亦希望大家能籍本文對新冠病毒增加認識和理解。

 

精簡版於2020年424日晴報刊登

 

參考資料/延伸閱讀:

<益生第一關>2020/04/03--『認識新冠肺炎分子檢測』

https://hskgene.com/blogs/probiolife-first/covid19_antibody_test

 

<益生第一關>2020/01/17--『抗病防疫 需内外兼備』

https://hskgene.com/blogs/probiolife-first/prevent-flu

 

<益生第一關>2020/01/31--『維持免疫 同心抗疫』

https://hskgene.com/blogs/probiolife-first/fight-against-flu-tgt

 

Easy Reading:

How does coronavirus kill? Clinicians trace a ferocious rampage through the body, from brain to toes | Science | AAAS|04-07-2020

https://www.sciencemag.org/news/2020/04/how-does-coronavirus-kill-clinicians-trace-ferocious-rampage-through-body-brain-toes#

 

Global Progress on COVID-19 Serology-Based Testing|Johns Hopkins Center for Health Security|04-20-2020

https://www.centerforhealthsecurity.org/resources/COVID-19/serology/Serology-based-tests-for-COVID-19.html

 

Antibody tests may hold clues to COVID-19 exposure, immunity—but it's complicated | CIDRAP |04-15-2020

https://www.cidrap.umn.edu/news-perspective/2020/04/antibody-tests-may-hold-clues-covid-19-exposure-immunity-its-complicated

 

NIH begins study to quantify undetected cases of coronavirus infection | National Institutes of Health (NIH)|04-10-2020

https://www.nih.gov/news-events/news-releases/nih-begins-study-quantify-undetected-cases-coronavirus-infection

 

FAQs on Diagnostic Testing for SARS-CoV-2 | FDA|04-21-2020

https://www.fda.gov/medical-devices/emergency-situations-medical-devices/faqs-diagnostic-testing-sars-cov-2#serology

 

SARS-CoV-2 diagnostic pipeline – FIND|

https://www.finddx.org/covid-19/pipeline/

 

FIND evaluation update: SARS-CoV-2 immunoassays – FIND|03-20-2020

https://www.finddx.org/covid-19/sarscov2-eval-immuno/

 

Google Images:

新冠病毒器官 how coronavirus kill

酶聯免疫吸附法 Enzyme-linked immunosorbent assay

新冠肺炎抗體快速測試

 

學術論文:

Xiang J, Yan M, Li H, Liu T, Lin C, Huang S, et al. Evaluation of Enzyme-Linked Immunoassay and Colloidal Gold- Immunochromatographic Assay Kit for Detection of Novel Coronavirus (SARS-Cov-2) Causing an Outbreak of Pneumonia (COVID-19). medRxiv. 2020; 2020.02.27.20028787. doi:10.1101/2020.02.27.20028787

https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.02.27.20028787v1

 

European Centre for Disease Prevention and Control. S. An overview of the rapid test situation for COVID-19 diagnosis in the EU/EEA. 2020. https://www.ecdc.europa.eu/sites/default/files/documents/Overview-rapid-test-situation-for-COVID-19-diagnosis-EU-EEA.pdf

 

Zhao J, Yuan Q, Wang H, Liu W, Liao X, Su Y, et al. Antibody responses to SARS-CoV-2 in patients of novel coronavirus disease 2019. Infectious Diseases (except HIV/AIDS); 2020 Mar. doi:10.1101/2020.03.02.20030189

https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.03.02.20030189v1

 

 

 

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