一个特殊而敏感的问题:COVID-19抗体测试的问题

从这个流行病的开始,世界各地的科学家一直在努力围绕的追求,能有效对抗SARS-COV-2病毒答案的时钟。其中一个最困难的事情的人作斗争,是所有的未知数:什么时候会结束?我什么时候可以安全地访问我的朋友和家人再次?如果我有它还是有它,我甚至不知道吗?

血清学检测的增加有助于缓解人们对其个人COVID-19状况的担忧。从长远来看,血清学检测似乎是这场大流行马拉松中的一个巨大里程碑。不幸的是,许多这些测试提供了模糊和不一致的结果。

分子检测和血清学检测有什么区别?

当涉及到传染病时,分子和血清学测试是两种主要类型。分子测试可以在病原体仍在体内循环的情况下进行检测,甚至可以检测到等待从体内清除的可能不再具有致病性的病毒物质碎片。直到最近,世界范围内对SARS-CoV-2进行的大多数检测都集中在分子检测上,利用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)诊断和确诊病例,用于监测和临床治疗目的(1)。

这些分子诊断测试缺乏的关键成分的配方成功的长期爆发的反应:他们是无法检测到那些谁,以前感染和清除感染。因此,虽然它是能够诊断那些谁是当前被感染,在社会的“常态”的方向继续安全,直到我们有一个很明显的疫苗重要的,我们需要知道谁已经被感染和恢复。这是血清学检测的用武之地。

血清学测试(也称为抗体测试)通过测量人体对病原体的免疫反应取代了分子测试,为当前和以前的感染提供了洞察。这些测试使用血液样本来检测是否存在针对病毒产生的抗体(2,3)。SARS-CoV-2而言,这些血清学测试是在帮助更好地估计患病率显得尤为重要,因为不是每个人都有COVID-19之前要测试的选项或机会病毒离开身体,据估计,多达25%的感染是无症状(4、5)。

在宣布Lumit™Dx SARS-CoV-2免疫测定,旨在检测血清或血浆中SARS-CoV-2抗体的定性体外诊断试验

抗体并不总是等同于免疫力

抗体或免疫球蛋白(Ig),是由B细胞和扮演着重要的角色在一个高度具体防御新抗原,尤其是来自细菌,真菌和病毒(6)。特别是两类抗体,免疫球蛋白M (IgM)和免疫球蛋白G(免疫球蛋白),是最常见的血清学检测的目标,因为他们扮演的角色在针对新感染和破坏。发病后7天左右,约50%的患者开始产生对SARS-CoV-2蛋白特异性反应的抗体(3,7)。

IgM抗体最初是作为对抗病毒的第一道防线产生的。目前的研究表明,它们似乎在感染后12天左右达到峰值,供应充足可维持35天,但随后迅速下降(7,8)。在SARS-CoV-2感染后11-17天左右,IgG抗体达到峰值(7),并持续49天(引用的研究在此结束;根据保护你的疾病不同,IgG通常会停留在血液中,提供从数月到终生的免疫力,但很难确切地说,对于SARS-CoV-2, IgG抗体能维持多久。

在这一点上,我们估计SARS- cov -2免疫的最佳比较模型是SARS- cov -1(引起SARS的病毒,其基因组约76%与SARS- cov -2相似)和其他一些可引起普通感冒的冠状病毒。在前者中,在SARS患者中发现IgG抗体长达3年(9);然而,后者似乎具有相当短的免疫力,尽管数据有限(10)。

在这个免疫方程中仍然有太多的未知变量。我们还不清楚人类对SARS-CoV-2的免疫是什么样子的,也不知道这种免疫会持续多久;患者之间的免疫反应差异很大,原因尚不清楚。此外,即使在症状消失和产生IgG抗体之后,一个人是否仍然可能是他人的传染源,或者人类对SARS-CoV-2的免疫反应是否阻止了你以后再次感染(11)也不清楚。此外,COVID-19血清学测试的交叉反应性也存在不确定性,这表明除了SARS-CoV-2感染的抗体外,患者之前接触过的其他冠状病毒的抗体也可能被标记出来。

敏感性和特异性:一场测试拔河

在正常情况下,美国食品和药物管理局(FDA)会在抗体测试获准上市前进行内部质量检查。然而,考虑到事态的紧迫性,FDA最初放弃了对COVID-19抗体测试的内部审查,这导致120多个实验室和制造商充斥市场的测试缺乏FDA的审查和验证,准确性参差不齐(12,13)。即使对于那些准确的测试,由于上面列出的未知因素,解释结果也很困难。

作为回应,FDA已经加紧了对被带到市场分析的监督,现在已提供它现在已经授权测试(14)的预期表现的总结。

在这种情况下,理解如何确定测试准确度,以及准确度的百分比实际上意味着什么,是特别有帮助的。血清学试验的评估基于两个关键的准确性指标:敏感性和特异性。

灵敏度测试在应该是阳性的情况下给出阳性结果的能力,或者测试检测到所需目标的可能性。高敏感性试验应能检测出几乎所有患有该病且假阴性率低的人(例如,当存在抗体时,该试验表明缺乏抗体;15)。

特异性是测试的指示阴性结果时,它应该是否定的,或者的可能性,测试不会比所期望的目标以外的东西被欺骗的能力。A-特定高度的测试应该正确地排除几乎每个人谁不有疾病,并有假阳性结果的低速率(例如,测试表明抗体的存在,当它们不存在; 15)。

敏感性和特异性解码

怎么样敏感的是测试?
翻译:有多少实际COVID呈阳性的人它正确地识别为COVID阳性?

怎么样具体的是测试?
翻译:有多少COVID阴性的人它正确地识别为COVID阴性?

是什么假阴性
翻译:有多少实际上是covid阳性的人被告知他们不是?

是什么假阳性
翻译:有多少实际上不是covid阳性的人被告知他们是阳性的?

灵敏度和特异性的速率具有大致反比关系:增加的灵敏度可以降低特异性的速率,而更具体的测试将往往不那么敏感。铸造一个较宽的网络可以嵌入更多的目标,包括不止一个你想要的,而规模较小的净以免钩你之后的唯一目标类型,但不能赶上他们。

创造一个血清学试验,既高灵敏度和高特异性,其在理想情况下,我们希望我们所有的抗体试验是难度敏感性和特异性有助于之间的这种关系。因此,我们应该是在寻找什么,这些百分比率?据罗伯特·加里,一个杜兰大学病毒学家,“95%或更高的灵敏度和特异性率被认为是一个高标杆,但这些数字很难打;90%被认为是临床上有用的,并且80%至85%是有用的流行病学”(10)。

然而,不幸的事实是,即使是这些非常高的、听起来很积极的数字,在对大量人口进行实时测试时也不是那么有用或积极。让我们来分解一下:

在这种情况下,让我们假设5%的人口感染了COVID-19。理论上,如果你随机对100万人进行血清学测试,应该会有5万个阳性结果和95万个阴性结果。但是假设你对这100万人进行的测试只有95%的敏感性和95%的特异性。这种测试将正确地产生47,500个阳性结果和90.25万个阴性结果,但也会让50,000人(在不知情的情况下)得到一个错误的结果。在这5万人中,2500人会得到假阳性结果(实际上他们是阳性的),47500人会得到假阳性结果(实际上他们是阴性的)(10)。

意想不到的后果

如上例所示,对每个人来说,了解这些看似高精度的测试的局限性和影响是极其重要的,特别是那些使用商业抗体测试结果来指导自己健康行为和决定的人。

同样重要的是要明白,测试错误的后果是不等价,误报与漏报的条款。While a false negative could prevent a person from returning to work (which is objectively bad), a false positive could lead to a full-fledged epidemic chain reaction, ignited by a single person who’s test results led them to believe that their (false) immunity status entitles them to forego preventative health measures (which is objectively much, much worse).

血清学测试是公共卫生当局难以置信的有价值信息的潜在来源,可以帮助他们更好地估计感染发病率,并继续指导公共卫生控制措施,如社交距离[16]。为了使血清学测试能够发挥这种潜力,在未来几周内清除三个关键的不确定性领域是至关重要的。

最紧迫的是需要进行血清学检测验证,这已经在进行中;至关重要的是,要确保现有的测试具有可比性,准确性,并受到FDA的监督。其次,虽然大多数专家认为新冠肺炎患者康复后会有一定程度的免疫力,但特异性抗体水平与免疫力是否存在相关性仍需进一步研究。最后,它将有助于确定保护性免疫是否由感染引起,如果是,它可以持续多久(17)。

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SARS-CoV-2病毒研究
SARS-CoV-2血清学检测

参考文献

  1. 基于分子的COVID-19检测。约翰霍普金斯大学健康安全中心。
  2. Loeffelholz, M.J., Tang, Y.W. (2020)新出现的人类冠状病毒感染的实验室诊断 - 艺术的状态紧急情况。微生物感染。9 (1): 747 - 756。
  3. Cevik, M., Bamford, C.和Ho, A. (2020)COVID-19大流行 - 进行重点审查,为临床医生中国。Microbiol。感染。S1198-743X(20)30231-7。[打印网上公布提前]
  4. 水元,K.。(2020)估计2020年日本横滨“钻石公主”号游轮上2019冠状病毒病(covid19)病例的无症状比例欧元。Surveill。25 (10): 2000180。
  5. 赖,贝et al。(2020)无症状携带者状态、急性呼吸系统疾病、由2型冠状病毒(SARS-CoV-2)引起的肺炎:事实和误区。微生物学杂志。免疫。感染。s1684 - 1182(20) 30040 - 2。[打印网上公布提前]
  6. 理兹·瓦兰特,A.A.和兰弗尔,K. (2020)免疫球蛋白StatPearls
  7. 长,Q-X。。(2020)COVID-19患者对SARS-CoV-2抗体的反应Nat,地中海。[打印网上公布提前]
  8. 棕褐色,W。。(2020)COVID-19患者的病毒动力学和抗体反应。预印在medRxiv
  9. 吴,帮。et al。(2007)严重急性呼吸综合征后的抗体反应时间。紧急情况。感染。派息。13 (10):1562 - 1564。
  10. 帕特尔,N.(2020年4月9日)为什么现在开始发放豁免护照还太早。麻省理工学院技术评论。
  11. 苏a(2020年3月13日)他们在冠状病毒中存活了下来。然后他们的测试再次呈阳性。为什么?洛杉矶时报。
  12. 布伦南,Z.和Lim,D.(2020年4月27日)FDA在没有审查的情况下通过了大量不准确的抗体测试。政治报。
  13. 麦科伊和希思(2020年5月8日)全国各地都有冠状病毒抗体检测。这就是为什么他们会给人一种虚假的安全感。《今日美国》。
  14. EUA授权的血清学测试性能。美国食品和药物管理局。于2020年5月14日访问。
  15. 了解医学测试:敏感性、特异性和阳性预测值。HealthNewsReview.org
  16. COVID-19血清学监测策略。疾病预防与控制中心。
  17. 在美国制定血清学(抗体测试)的国家战略。约翰霍普金斯大学健康安全中心。

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娜塔莉是Promega的科学作家。她在威斯康星大学麦迪逊分校获得微生物学学士学位,在科特蒂学院获得科学副学士学位。在她的业余时间,她会打排球,创作音乐,不断地做她那堆没完没了的手工作品,和动物做志愿者。

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