SARS-CoV-2的病原学诊断技术及海关查检要点

发表时间:2021/5/20   来源:《医师在线》2020年12月24期   作者:王建1 徐泽江2 秦欢蕾1 潘靖1 吴抒1 张文姗1 毛田恩
[导读] SARS-CoV-2的病原学诊断技术及海关查检要点


  王建1 徐泽江2 秦欢蕾1 潘靖1 吴抒1 张文姗1 毛田恩1
  
  (1亦庄海关;北京 100176;2北京热景生物技术股份有限公司;北京102600)
  

摘要:2020年新冠疫情肆掠全球,海关身处为国把关职责的第一线,对于打赢疫情防控阻击战,守卫国门安全是一个重要考验和挑战。本文对国内NMPA批准的新冠检测试剂盒、相关检测方法及海关查检的关键点等内容进行了梳理,同时探讨了海关查检的要点,希望对防疫物资的有效监管、做好疫情防控工作有所裨益。
关键词:新型冠状病毒、检测方法、海关查检


   2019新型冠状病毒,于2020年2月12日被国际病毒分类委员会将其命名为“严重急性呼吸综合征冠状病毒2(Severe Acute Respiratory Syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2)”[1]。截止2020年11月17日,根据世界卫生组织公布的最新数据,全球感染 SARS-CoV-2的人数已达5477万余人。
   目前 SARS-CoV-2并无特效治疗药物,快速筛查感染人群,阻断传播途径是控制其蔓延的最有效办法。新冠病毒诊断试剂盒的研发,是目前诊断新冠病毒的关键环节。新型冠状肺炎病毒SARS-CoV-2的检测方法主要有全基因组测序、核酸检测法和免疫学检测法。由于对整个基因组测序对实验条件、设施、人员要求高,检测时间长,不能满足快速筛查需要[2]。核酸检测和免疫学(抗原、抗体) 检测是目前SARS-CoV-2诊断常用的方法。
     图1 新冠感染人体后,核酸、抗体和抗原检测的时间
   
   
   新冠病毒在感染人体过程中,病原体首先进行基因组大量复制,进而才诱导机体的免疫应答,大约在感染一周左右产生抗体,因此核酸检测的窗口期要远远高于抗体检测。抗原检测虽然直接检测病原体,在感染早期即可检测,相对核酸检测效率高、速度快,但是其灵敏度不如核酸检测,容易出现漏检(图1)。面对国外二次疫情,我国众多IVD企业研发出多种新冠核酸、抗体、抗原检测试剂,积极支援海外抗疫。对于身处国门一线、承担为国把关职责的海关而言,如何对防疫物资的诊断试剂盒进行有效的监管,减少法律风险,把握海关出口商品检验时的关键点至关重要。因此,本文将就国内新冠检测试剂盒进行综述。

1、NMPA批准的新冠检测试剂
   截止2020年11月16日,国家食品药品监督管理局(NMPA)共批准51款新冠检测试剂,其中核酸检测试剂24个(含1个核酸分析软件),抗体检测试剂25个,抗原检测试剂2个(表1)。

  

 

核酸检测是目前我国SARS-CoV-2感染初筛的主要手段,主要是检测病毒RNA特异性片段。新型冠状病毒常用的核酸检测方法有两种:病毒核酸特异基因检测和病毒基因组测序。荧光聚合酶链式反应(PCR)法是目前临床上广泛应用于新型冠状病毒核酸检测的方法,具有快速、灵敏、特异等特点。由于新型冠状病毒是RNA病毒,试剂盒检测基本都采用反转录加实时聚合酶链式反应法(RT-PCR),扩增病原体的核酸 (RNA) ,同时通过荧光探针实时检测扩增产物[3]。
   除荧光定量PCR法,目前NMPA批准的新型冠状病毒核酸检测试剂盒还有RNA捕获探针法、杂交捕获免疫荧光法、双扩增法、RNA恒温扩增-金探针层析法和恒温扩增-实时荧光法、联合探针锚定聚合测序法等技术,检测的基因位点主要为ORFlab、N基因和E基因等保守序列。
   免疫检测作为核酸检测的补充,主要有抗体和抗原检测。其中抗原检测可用于 SARS-CoV-2的初筛和早期辅助诊断,抗体检测用于SARS-CoV-2的辅助诊断,诊断时间要晚于核酸检测和抗原检测。目前,NMPA批准的抗体检测方法主要有胶体金法、上转发光法、化学发光法、酶联免疫法、量子点荧光法和稀土纳米荧光免疫层析法,检测的目标蛋白为IgM抗体、IgG抗体或总抗体。抗原检测的方法主要有胶体金法和乳胶法。

2、核酸检测试剂介绍
   新型冠状病毒属于β属的冠状病毒,具有5个必须基因,分别针对核蛋白(N)、病毒包膜(E)、基质蛋白(M)和刺突蛋白(S)4种结构蛋白及RNA依赖性的RNA聚合酶(RdRp)[4]。RdRp基因所在区域ORF 1ab是鉴定SARS-CoV-2核酸的一个重要标志物。此外,检测E蛋白基因和N蛋白基因序列也是确认SARS-CoV-2是否存在的重要依据[5]。国家卫健委根据SARS-CoV-2的全基因组序列,推荐三个特异性区域(ORF1ab基因、N基因和E基因)作为SARS-CoV-2的PCR扩增区域[6]。
  核酸检测SARS-CoV-2,通常以鼻拭子或咽拭子为样本,需要专门的检测场所、专业的检测人员和专业的检测仪器。核酸检测是筛查SARS-CoV-2早期感染的主要手段,是诊断SARS-CoV-2感染的金标准。
  
2.1 荧光PCR法(RT-PCR)
   实时荧光定量PCR(RT-PCR)是SARS-CoV-2核酸检测最常用的一种特异、简便的检测方法。该试剂盒的原理是通过提取病人样本中的RNA,先将 RNA 逆转录为 DNA,若样本存在靶序列,TaqMan 探针与模板结合,DNA 链扩增发出荧光,检测荧光达到阈值时的 Ct值,病毒核酸浓度越高,Ct 值越小[7]。RT-PCR具有检测速度快、成本相对较低等优势,是我国目前最主要的SARS-CoV-2核酸检测的方法。在NMPA批准的24种新冠核酸检测试剂中,采用RT-PCR的有17种。
   RT-PCR可以作为一种快速有效的新冠病毒核酸检测法,且操作方便,特异性强,灵活度高,可以广泛适用于公共卫生应急疫情的实验室快速诊断新冠,也可以广泛用于出入境新冠人群的筛查及坏境样本的监测。
  
2.2 RNA捕获探针法
   RNA捕获探针法利用特异性靶标捕获技术(磁珠法)快速捕获靶标基因片段,然后再结合高分辨分子信标检测技术,能够提高病毒的检测灵敏度和特异性。磁珠微粒表面标记Oligo(dT),该段Oligo(dT)与一段带有Oligo(dA)的特异性的核酸捕获片段配对结合。当捕获探针与靶标核酸结合后,用磁铁吸附磁珠,即可将靶标核酸特异性的提取出来。
   该方法样本RNA可以常温保存,全流程标准化操作, 排除人为偏差,可以实现高通量检测[8]。
   
2.3杂交捕获免疫荧光法(HC-IFA)
   HC-IFA是通过处理液直接裂解病原体并释放靶核酸,靶核酸和探针形成DNA/RNA杂交体,荧光粒子对DNA/RNA杂交体进行荧光信号识别,实现对样本中目标核酸的定性判断。该技术特点是:一步法快速检测病原体核酸。无需核酸提取纯化、无需PCR扩增;其试剂盒可以常温储存和运输。
   该技术适用于在疫情现场进行新型冠状病毒核酸的精准检测,具有无需PCR实验室,无需大型仪器,适合现场筛查;时间短,易操作,试剂常温保存,无需冷链,仪器系统集成式手提检测箱,适合多种应用场景等优势。可以很好的满足满足对出入境、检验检疫等现场检测的要求,可用于海关入境人员及环境样本的现场检测。

2.4 双扩增法
   双扩增法的原理是对标本中的脱落细胞进行裂解,裂解释放出的病原体RNA在逆转录酶和T7 RNA聚合酶的作用下,经过逆转录和转录过程,实现病毒RNA的T7核酸扩增。扩增产物加入微孔板中,先后与特异探针和标记有多生物素的放大探针杂交,实现病原体靶核酸的信号放大。最后,通过HRP酶和底物进行化学发光检测。
   该检测方法检测效率高,可以配套自动化仪器;无需核酸提取,一步法样本直接裂解,样本批处理效率高。但是该方法需要配套PCR仪及化学发光免疫分析仪,适合专业的实验室检测。
   
2.5 RNA恒温扩增-金探针层析法
   RNA恒温扩增-金探针层析法的原理是对标本中的脱落细胞进行裂解,裂解释放出的病原体RNA在逆转录酶和T7 RNA聚合酶的作用下,经过逆转录和转录过程,实现病毒RNA的T7核酸扩增。扩增产物加入新型冠状病毒检查液中,与特异探针杂交,最后,将混合液全部滴加至检测卡样孔内,通过层析显色读取结果。
   该技术检测快速,较常规荧光RT-PCR至少快1倍;无需核酸提取,一步法样本直接裂解,批处理效率高,适合快速检测;无需特殊仪器,恒温设备即可,操作简单,适用各层级医院门急诊,可随到随检。但等温扩增技术具有引物设计要求高、不能扩增较长目的片段、易产生假阳性等局限性,等温扩增在新型冠状病毒的检测中能否克服上述缺陷,达到快速精准检测的目的,仍有待于临床进一步应用评估[3]。

2.6恒温扩增-实时荧光法(SAT技术)
   SAT技术的原理是通过靶标RNA在RT酶作用下逆转录合成一条带T7启动子的双链DNA,T7 RNA聚合酶以这条双链DNA为模板进行转录,每个cDNA分子可以转录出100~1000个拷贝的RNA,合成出的RNA与分子信标结合,发出荧光,可以被荧光检测仪检测到。与此同时,新合成的RNA继续在RT酶和T7 RNA聚合酶的作用下循环逆转录和转录的过程。如此往复,以达到高效扩增的目的。
   SAT技术在一个反应管中自动化完成核酸提取、扩增步骤,并可实现连续并行检测,提升检测效率。SAT技术具有灵敏度高、交叉污染低、易于实现全自动高通量检测、同时不需要昂贵的设备,可在短时间内快速获得结果等特点。但是等温扩增技术的缺陷仍然存在,仍需要进一步的应用评估。总体来看,该技术适合传染性疾病的应急防控和快速反应等多个领域,适合于海关出入境SARS-CoV-2感染的筛查和环境样本的检测。

2.7 联合探针锚定聚合测序法(cPAS)
   联合探针锚定聚合测序法原理是使用一种经过特殊表面修饰的规则阵列芯片,每个修饰位点固定一个DNA纳米球,并测定装载在载片上的 DNA 纳米球(DNA Nanoball)携带的碱基序列。
   基因测序技术在疫情初期甄别病原体中起到了至关重要的作用,也为后续基因扩增检测新型冠状病毒的开展提供了特异性基因组序列信息。但基因测序存在仪器昂贵、操作复杂、耗时长、需要专业人员进行分析等不足,无法在临床上大范围的推广利用,基因测序可用于临床高度疑似、但RT-PCR检测阴性患者的确认,同时也可进一步获得病毒是否发生变异等信息,为后续的疫苗、药物研发等提供数据[3]。

   

   

   


参考文献:
[1]Zhu, N;?Zhang, D;?Wang, W; et al. China Novel Coronavirus Investigating and Research Team;et al. A Novel?Coronavirus?from?Patients?with?Pneumonia?in China, 2019.N Engl J Med.2020 02 20 ;382(8):727-733.
[2]武英, 周洪彬, 张珏,等. 新冠肺炎病毒SARS-CoV-2国内检测方法汇总[J]. 国外医药(抗生素分册), 2020(4),296-301.

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