進(jìn)入中國家庭的抗原檢測：如何用它指導(dǎo)隔離、維持學(xué)校上課
抗原檢測即將進(jìn)入中國百姓的生活 | 圖源：istock.com，ShutterOK
撰文 | 周葉斌
責(zé)編 | 劉楚
● ● ●
3月10日，國務(wù)院應(yīng)對新型冠狀病毒肺炎疫情聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制綜合組發(fā)布了試行的新冠病毒抗原檢測應(yīng)用方案，讓抗原檢測進(jìn)入中國大眾視野。緊接著3月12日，國家藥監(jiān)局發(fā)布通告，批準(zhǔn)了五款新冠抗原檢測產(chǎn)品的上市申請。
抗原檢測即將進(jìn)入中國百姓的生活。兩年多的疫情中，國內(nèi)廣泛使用的主要是核酸檢測，雖然中國工廠早已大量生產(chǎn)抗原檢測試劑，但一直以出口為主，國內(nèi)對抗原檢測反而比較陌生。那么抗原檢測的原理是什么？歐美為何利用抗原檢測來確診新冠、又如何根據(jù)抗原檢測指導(dǎo)隔離策略？
抗原檢測原理
核酸檢測又被稱為PCR檢測，原理是通過檢測樣本中是否含有新冠病毒的基因組片段來確認(rèn)樣本中是否存在病毒顆粒。常見的核酸檢測位點(diǎn)位于新冠病毒S蛋白基因，N蛋白基因與ORF1ab區(qū)域 [1]。目前，核酸檢測仍是新冠感染檢測的金標(biāo)準(zhǔn)。
抗原檢測則是檢測樣本中是否含有新冠病毒的蛋白質(zhì)，如在新冠病毒表面的N蛋白與S蛋白，國際上批準(zhǔn)的抗原檢測一般以檢測N蛋白為主，因?yàn)檫@個(gè)蛋白在病毒顆粒里數(shù)量更多，檢測更容易 [2,3]。
常見的抗原檢測大多采用測流免疫反應(yīng)（lateral flow immunoassay）原理進(jìn)行設(shè)計(jì) [4]。采集的樣本會(huì)滴在測試卡的一側(cè)（一般會(huì)在測試卡上或放入測試卡前混合特定的測試液保證病毒蛋白被充分釋放），之后樣本液會(huì)流經(jīng)含有被標(biāo)記過的N蛋白抗體的結(jié)合區(qū)域（conjugate pad）。一旦樣本含有新冠病毒，病毒顆粒上的N蛋白會(huì)與N蛋白抗體結(jié)合，后者攜帶有標(biāo)記（如金、熒光基團(tuán)等），這相當(dāng)于把N蛋白標(biāo)記出來。之后，樣本液會(huì)繼續(xù)流到測試線（test line，T線），這一區(qū)域含有另一個(gè)N蛋白抗體，通過抓取被標(biāo)記的N蛋白把它們固定在測試區(qū)域。此外，在測試線后一般還有一個(gè)對照線（control line，C線），這里固定了針對抗體的抗體，從結(jié)合區(qū)域釋放出來的多余帶標(biāo)記抗體會(huì)在這里被固定。
如果樣本中含有新冠病毒，測試線和對照線都會(huì)因有被標(biāo)記過的抗體被固定住而 “顯色”。如果沒有新冠病毒，或者病毒數(shù)量很少，低于檢測下限，那么在檢測線上，不會(huì)有被標(biāo)記的抗體被固定，無法顯色。對照線因?yàn)槭菬o差別抓取抗體，無論測試線結(jié)果如何仍會(huì)顯色，表明整個(gè)檢測有效。如果對照線無顯色，那試劑的標(biāo)記抗體可能有問題，是產(chǎn)品缺陷，無論測試線結(jié)果如何都不能采信。
對比設(shè)計(jì)原理可見，核酸檢測要對病毒的基因片段做擴(kuò)增，需專業(yè)人員用專門的儀器做相關(guān)實(shí)驗(yàn)，PCR擴(kuò)增實(shí)驗(yàn)本身耗時(shí)需幾小時(shí)，結(jié)果往往以 “天” 為單位。抗原檢測除了本身的試劑外，無需其它儀器；操作也非常簡單，無需專業(yè)培訓(xùn)，與驗(yàn)孕棒原理、操作都是類似的；從檢測到出結(jié)果，抗原檢測一般在30分鐘內(nèi)，不少只需10-15分鐘 [5]。
簡單易用耗時(shí)短無疑是抗原對比核酸檢測的巨大優(yōu)勢，但核酸在檢測的靈敏度上是要遠(yuǎn)優(yōu)于抗原的。原因也很容易理解：核酸檢測中的PCR是擴(kuò)增病毒基因片段的過程，即便檢測樣本中病毒較少，核酸仍可通過擴(kuò)增放大檢測出來。而抗原檢測中無法對樣本中的病毒蛋白做擴(kuò)增，完全依賴于樣本起始的病毒量。因此，核酸的檢測下限要遠(yuǎn)高于抗原。也就是說當(dāng)樣本中只有少量病毒顆粒時(shí)，核酸仍有可能檢測出來，而抗原則不行 [3]。
靈敏度比核酸低導(dǎo)致抗原檢測的假陰性風(fēng)險(xiǎn)更高。這也是為什么至今核酸仍是新冠檢測的金標(biāo)準(zhǔn)，包括美國在內(nèi)的不少國家對于推廣抗原檢測都曾有過猶豫 [6]。
這也使得，當(dāng)病毒量高時(shí)，抗原檢測與核酸檢測的一致性非常高。對比急性感染期內(nèi)，載毒量的變化與抗原、核酸檢測陽性時(shí)間范圍的變化可以發(fā)現(xiàn)：對于核酸檢測而言，在癥狀出現(xiàn)前到感染幾周之后都可以檢測為陽性，一些研究中甚至有幾個(gè)月后仍為核酸陽性的案例；但需要注意病毒培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)顯示，在癥狀出現(xiàn)10-14天后，感染者體內(nèi)已不法再分離出可繼續(xù)復(fù)制的活病毒了——即有傳染性的時(shí)間大概為出現(xiàn)癥狀前兩天到有癥狀后的10-14天內(nèi) [5]。
圖2 個(gè)體感染新冠開始，載毒量的變化與抗原、核酸檢測各自能檢測的時(shí)間軸 | 圖源[5]
相比之下，抗原檢測檢測出陽性的時(shí)間段在出現(xiàn)癥狀后的5-12天，與有癥狀患者的傳染期高度吻合，而且載毒量越高（對應(yīng)傳染性越強(qiáng)）抗原檢測的表現(xiàn)越好（假陰性可能越低）。
因此，我們可以把核酸檢測的結(jié)果看成是在檢測有沒有感染新冠，而抗原檢測的結(jié)果則表明有沒有傳染性 [6]。
目前，美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）、世界衛(wèi)生組織（WHO）以及歐盟的監(jiān)管機(jī)構(gòu)對于抗原檢測的上市（緊急使用授權(quán)）標(biāo)準(zhǔn)都要求，在核酸檢測確認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)樣本中達(dá)到80%的靈敏度（100個(gè)核酸檢測確認(rèn)陽性的樣本中檢測出80個(gè)陽性）與98%的特異性（100個(gè)核酸檢測確認(rèn)陰性的樣本中檢測出98個(gè)陰性）[5]。
但如前文所言，抗原檢測的靈敏度表現(xiàn)受樣品病毒載量影響很大。真實(shí)世界的流行病學(xué)數(shù)據(jù)表明，在實(shí)際應(yīng)用中抗原檢測在有癥狀人群中的靈敏度可以達(dá)到70-80%，而在無癥狀中在一些研究中靈敏度僅有40%左右 [7]。
考慮到這種 “不穩(wěn)定” 性，歐美等國在推廣抗原檢測特別是作為新冠確診工具時(shí)都出臺(tái)了比較復(fù)雜的指導(dǎo)方案 [5]，需要考慮到有無癥狀，是否為密切接觸者以及所在環(huán)境是否為高傳播風(fēng)險(xiǎn)等因素。
例如，一旦出現(xiàn)新冠癥狀，同時(shí)抗原檢測檢測為陽性，那么抗原陽性可以作為確診依據(jù)，并進(jìn)入隔離、通知密切接觸者等流程；如果抗原檢測為陰性，考慮到抗原假陰性風(fēng)險(xiǎn)不低，那么仍需要用核酸檢測做排除，或者隔兩天再重新做抗原檢測 [5]。數(shù)據(jù)表明，對于有癥狀的人來說，連續(xù)的抗原檢測整體檢測靈敏度與核酸檢測接近 [6]。
對于與確診者有過密切接觸但無癥狀的人員，考慮到感染早期特別是在癥狀出現(xiàn)前體內(nèi)載毒量往往低于抗原檢測的下限，檢測時(shí)間應(yīng)在密切接觸后5-7天（美國CDC）或2-7天（歐洲疾控中心）[5]。
從歐美上述確診方案可知，如果以確診新冠感染會(huì)目標(biāo)，抗原檢測受靈敏度所限，執(zhí)行起來更為復(fù)雜，并不比核酸檢測更具優(yōu)勢。
然而，在Omicron暴發(fā)后，由于感染病例太多，遠(yuǎn)超很多國家的核酸檢測能力，而居家自測、不占用公共資源的抗原檢測發(fā)揮了極重要的診斷作用。加上抗原檢測高檢出率的時(shí)間段與感染者傳染期吻合度高，實(shí)踐中歐美國家還利用這一特點(diǎn)來判斷病例的傳染性，并以此基礎(chǔ)擴(kuò)展出廣泛的應(yīng)用場景。
歐洲特別是英國是抗原檢測應(yīng)用的先驅(qū)。英國在2020年10月就通過大型研究 [8] 驗(yàn)證了抗原檢測在檢測傳染期新冠患者時(shí)靈敏度極高，之后也嘗試通過普及抗原檢測，讓處于傳染期的感染者及時(shí)隔離、減少病毒進(jìn)一步傳播。
英國等歐洲國家還將抗原檢測應(yīng)用的擴(kuò)展到優(yōu)化縮減隔離時(shí)間。隔離新冠感染者的目的是阻止病毒進(jìn)一步傳播。基于人群的研究 [9] 顯示，在確診后14天后，感染者基本都不再有傳染性，這也是大部分國家使用14天隔離期的理論依據(jù);進(jìn)一步研究顯示10天后有傳染性的感染者也極少，歐美國家又將隔離期縮短到10天。
需要注意的是，上述數(shù)字僅是絕大部分感染者不再有傳染性的時(shí)間，而人與人之前個(gè)體差異巨大，一些感染者在更少的天數(shù)后就沒有傳染性了，對他（她）們來說一刀切的10天或14天隔離政策都是過度隔離。
Omicron疫情暴發(fā)后，由于這個(gè)突變株的傳播速度遠(yuǎn)超以往病毒株，歐美等國突然要面對大量感染者、密切接觸者需要隔離的情況。如果仍將感染者一律隔離14天，大量從事必要工作的人將長時(shí)間無法工作，社會(huì)基本運(yùn)作受到影響?；谶@一現(xiàn)實(shí)，英國決定利用抗原檢測結(jié)果與傳染性的高度相關(guān)性來進(jìn)一步優(yōu)化壓縮隔離時(shí)間。
具體策略如下：如果感染者在隔離期第6天起，每間隔24小時(shí)做一個(gè)檢測，連續(xù)兩次抗原檢測陰性，那么可以解除隔離，這理論上使得感染者最早7天結(jié)束隔離。
為什么可以這么做？原因是抗原檢測在載毒量較高、也就是傳染性強(qiáng)的時(shí)候準(zhǔn)確度比較高，剛好可以幫助排除、防止傳染者在傳染期內(nèi)擴(kuò)散病毒，這也是隔離感染者的初衷?？紤]到抗原檢測的靈敏度比PCR差很多，一次檢測仍然存在較高的假陰性概率；采取每隔24小時(shí)做兩次檢測，如果連續(xù)兩次都是陰性，兩次測試都是假陰性 的可能性就極低了。
英國公衛(wèi)部門一篇關(guān)于不同隔離政策模擬預(yù)測的預(yù)印版論文 [10] 顯示，感染者隔離期為10天時(shí)，結(jié)束隔離時(shí)可能有5.1%的人還有傳染性，直接縮短為7天，這一比例上升到15.8%。但如果加上連續(xù)兩個(gè)快篩陰性的要求，比例則減少為6.2%，與10天隔離的數(shù)字差異不大；與此同時(shí)帶來的好處是，平均每人多余的隔離時(shí)間（對個(gè)人來說實(shí)際不需要隔離但仍被隔離的時(shí)間），會(huì)從141.6小時(shí)減少到81.6小時(shí)。
在不增加公共健康威脅的前提下，以科學(xué)為基礎(chǔ)，減少隔離者的犧牲，這是正確的走向。
相比歐洲，美國顧忌抗原檢測靈敏度低，實(shí)施的時(shí)機(jī)更為滯后。但在Delta、Omicron連續(xù)兩輪疫情導(dǎo)致美國感染病例長期居高不下時(shí)，美國政府、公衛(wèi)專家與民眾都認(rèn)識(shí)到了抗原檢測便捷性帶來的優(yōu)勢，此后大幅增加了相關(guān)應(yīng)用。
一個(gè)值得參考的應(yīng)用是 “test and stay”，即通過在學(xué)校進(jìn)行抗原檢測，在高傳染環(huán)境中減少學(xué)生不必要的隔離，維持在校上課。
疫情暴發(fā)階段，人群中的感染風(fēng)險(xiǎn)會(huì)非常高，學(xué)校教育會(huì)處于兩難境地。如果放棄密切接觸者的隔離，那學(xué)?？赡軙?huì)暴發(fā)超級傳播事件，即便孩童并非高危人群，但家長及學(xué)校教職工的風(fēng)險(xiǎn)也不容忽視；但如果堅(jiān)持隔離，學(xué)校正常教學(xué)無法維系，不僅是學(xué)生的學(xué)業(yè)，身心發(fā)展也受到威脅。特別要注意，在一些極端情況下，有些學(xué)生可能自己從來沒感染過，卻因同學(xué)陸續(xù)感染不斷被要求隔離，長期上不了課。
美國CDC推薦的 “test and stay” 原則是按照學(xué)生從發(fā)生密切接觸起，在原來的隔離期（美國為10天）頻繁進(jìn)行抗原檢測（檢測頻率各學(xué)校不同，從每兩天一次到每周兩次均有），只要測試結(jié)果為陰性就讓學(xué)生繼續(xù)正常在校學(xué)習(xí)，只有檢出陽性才轉(zhuǎn)入居家隔離 [11]。雖然抗原檢測不像核酸那樣靈敏，抓得住一切感染者，但陰性結(jié)果至少證明此時(shí)該學(xué)生不太可能處于傳染期，讓他（她）繼續(xù)在校上課對周圍的人是安全的。
一項(xiàng)追蹤2021年8月初到10月底數(shù)據(jù)的研究 [12] 中，CDC發(fā)現(xiàn)美國伊利諾伊州同一學(xué)區(qū)中采用 “test to stay” 政策的學(xué)校與維持傳統(tǒng)隔離政策的學(xué)校相比，學(xué)校中的新冠傳染數(shù)量并未增加，卻為超過1000多名密切接觸學(xué)生保留了總計(jì)超過8000天的在校學(xué)習(xí)時(shí)間。
最近，因?yàn)榫植恳咔楸┌l(fā)，多地將中小學(xué)課程從線下改為網(wǎng)課。但從國外疫情的經(jīng)驗(yàn)來看，在線上課并不能完全取代在校學(xué)習(xí)的體驗(yàn)。長期網(wǎng)課對學(xué)生的學(xué)業(yè)發(fā)展、身心健康都有負(fù)面影響 [11]，“test to stay” 政策具有一定的參考價(jià)值。
上文中我們可以看到，利用抗原檢測嘗試對隔離時(shí)間的優(yōu)化、維系學(xué)生正常的在校學(xué)習(xí)都具有借鑒意義。除此之外，個(gè)人層面上，在參與人數(shù)較多的聚會(huì)活動(dòng)前，一些歐美民眾會(huì)通過抗原檢測確認(rèn)自己沒有“傳播”病毒的危險(xiǎn)，是疫情中維持正常生活的一種方式。
但不可忽視的是，抗原檢測在應(yīng)用中也會(huì)遇到各種挑戰(zhàn)。第一，如何保證抗原檢測的可及性。任何新冠檢測的需求隨疫情起伏都有著很大的波動(dòng)，抗原檢測也不例外。當(dāng)疫情在低谷時(shí)，很少有人會(huì)有做檢測的需求，此時(shí)廠家若維持檢測試劑的大量生產(chǎn)，將存在庫存擠壓過多導(dǎo)致虧損的可能性；一旦疫情暴發(fā)，大量民眾都會(huì)需要做檢測，此時(shí)又會(huì)發(fā)生試劑盒不夠的情況。
美國的教訓(xùn)就非常值得深思。由于顧忌抗原檢測靈敏度不如核酸檢測，F(xiàn)DA雖然在2020年8月就批準(zhǔn)了第一批三個(gè)抗原檢測產(chǎn)品的上市，但此后其他生產(chǎn)商的審批進(jìn)程非常緩慢，美國也未大規(guī)模推廣抗原檢測 [4,6]。這導(dǎo)致美國市場上一度出現(xiàn)抗原檢測廠家競爭很少，價(jià)格也偏高。
但到Omicron暴發(fā)，核酸檢測完全無法滿足突增的檢測需求，抗原檢測成了非常重要的檢測手段。在2021年12月到2022年1月美國Omicron疫情高峰時(shí)期，抗原檢測在美國零售價(jià)格在單次檢測10-20美元之間，還經(jīng)常斷貨，對防疫的影響極為負(fù)面 [13]。
相比之下，歐洲批準(zhǔn)了大量不同廠家的抗原檢測產(chǎn)品，通過競爭保證了價(jià)格相對便宜，一些國家的零售價(jià)格在1美元甚至更低。英國更是在疫情期間通過政府采購方式長期全民免費(fèi)發(fā)放抗原檢測試劑。即便如此，實(shí)際檢測的需求還是可能超出我們的預(yù)計(jì)，在2021年底Omicron高峰期，歐洲也遇到了抗原檢測緊缺的情況 [14]。
即便是國家采購免費(fèi)發(fā)放，對政府財(cái)政的負(fù)擔(dān)也不容小覷。2022年2月以來，英國決定逐步恢復(fù)正常，解除新冠公共防疫措施，其中一條措施就決定從4月1日起不再為所有國民提供免費(fèi)抗原檢測 [15]。
除了可及性外，如何讓非專業(yè)的普通民眾合理解讀抗原檢測結(jié)果也是挑戰(zhàn)。由于靈敏度不如核酸檢測，抗原的陰性結(jié)果解讀必須要謹(jǐn)慎，像有癥狀這些高感染可能的情況必須要考慮多次連續(xù)檢測或用核酸確認(rèn)。
一方面，對于普通民眾而言，不能排除實(shí)際是假陰性，卻獲得虛假安全感的可能性；另一方面，對于感染率低的地方，如果實(shí)際使用采取不分個(gè)人感染風(fēng)險(xiǎn)的大規(guī)模篩查，那陽性結(jié)果中假陽性占比會(huì)較高（即陽性預(yù)測價(jià)值低），這對于非專業(yè)的普通民眾，容易引起不必要的恐慌。
為了保障供應(yīng)量，監(jiān)管部門可能批準(zhǔn)多家產(chǎn)品，如何追蹤保障不同抗原檢測上市后的質(zhì)量會(huì)是極大的挑戰(zhàn)。截至2021年12月，美國FDA緊急使用授權(quán)的快速檢測（絕大部分為抗原檢測）達(dá)28種，歐洲更是批準(zhǔn)了160多家企業(yè)的產(chǎn)品 [5]。隨著突變株的不斷出現(xiàn)，及時(shí)跟蹤這些上市檢測試劑的實(shí)際表現(xiàn)，下降靈敏度特異性不足的試劑對監(jiān)管部門而言是極大的壓力。甚至，還有一些未經(jīng)審核的產(chǎn)品偷偷上市的問題，一旦泛濫很可能引起誤導(dǎo)。FDA最近陸續(xù)下架一些問題試劑，但由于抗原試劑種類繁多，及時(shí)追蹤考驗(yàn)監(jiān)管部門能力 [16]。
最后，個(gè)人自測的抗原檢測結(jié)果如何匯總也值得思考。核酸檢測通過專業(yè)實(shí)驗(yàn)室完成，公衛(wèi)部門可以直接匯總結(jié)果，很容易獲得陽性檢出率，感染病例數(shù)等重要數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以幫助我們判斷疫情現(xiàn)狀與走向。
Omicron爆發(fā)時(shí)，美國出現(xiàn)大量民眾抗原檢測的結(jié)果無法通過有效渠道上報(bào)匯總的情況，CDC以及各地公衛(wèi)部門統(tǒng)計(jì)的感染病例幾乎全是核酸檢測確診，因此存在感染病例的嚴(yán)重低估。對于國內(nèi)的衛(wèi)生部門來說，如何讓抗原檢測不僅是方便個(gè)人做檢測，也讓個(gè)人可以便捷、安心地將檢測結(jié)果提供給公衛(wèi)部門，是在推廣時(shí)需要考慮的。
制版編輯 | 姜絲鴨
