30分钟出结果，全球新冠病毒检测提速140倍！全民检测即将到来？

第110期 ｜  2020/04/24

一场大范围的抗体检测新冠病毒在大洋彼岸的美国正有条不紊地进行中，4月17日，《自然》最新报道显示，斯坦福大学在加利福尼亚圣克拉拉县抽检的3300人的抗体测试表明，新冠病毒的实际感染人数有可能是现在官方数字的几十倍。

Bolinas，这座住着1600位居民的美国旧金山湾区小镇，4月21日开始将对全镇居民进行新冠病毒核酸检测和抗体检测，无论该镇居民是否出现症状。这座宁静小镇也将成为美国第一个实现社区完全检测的地方，而这并非由于当地居民大量感染，截至记者发稿，Bolinas还没有一例确诊病例。

日前中国国内各省市也逐渐向市民开放了核酸检测服务，如北京、哈尔滨，抽样抗体检测也正在开展中。4月16日，武汉市已完成居民血清抽样流行病学调查，抽样人次共计1.1万人。

4月22日，中共中央政治局常委、国务院总理、中央应对新冠肺炎疫情工作领导小组组长李克强主持召开领导小组会议。

会议指出，做到“四早”首要是早发现。做好常态化防控要加快提升检测能力，大规模开展核酸和抗体检测。这既有利于精准防控、维护群众健康，又有助于人员合理流动、推动全面复工复产。要加快提升检测技术，抓紧增加更简便、更高效准确的检测设备生产，广泛配备到医院、口岸等急需方面，扩大商业化应用，做到对重点人群应检尽检，对复工复产中人员聚集的单位、场所优先做到愿检尽检。

图片来源：摄图网

如果说新冠药物是重症病人的一道救命符，新冠疫苗是回归生活常态的一剂强心针，那么新冠检测就是抗击疫情的第一道关口。在与新冠病毒战斗的这一最前线，科研人员前赴后继，与时间争，与产能拼。短短4个月，新冠病毒检测就历经了技术跃进，时长缩短，成本控制，产能提升的过程。如今从核酸检测到抗体检测，从针对性人群到大规模抽样，再到Bolinas的“全民检测”，这是否意味着检测技术大发展的背后，抗击新冠疫情即将走入“全民检测”时代？

“抗体检测可服务于两种目的。一种是了解已经暴露的人口比例，这些信息可帮助政府确定需要采取哪些限制措施和公共卫生干预措施，但是无需为此抽样和检测所有人。另一个目的是帮助个人了解其是否已经感染病毒并具有一定免疫力。”美国麻省理工学院的哈德利·赛克斯（Hadley Sikes）教授向《每日经济新闻》记者这样说道。

用时短容易操作的抗体检测将替代核酸检测？

新冠疫情暴发于今年1月末，在当时，作为检测新冠病毒的关键钥匙，“核酸检测试剂盒”成为全民的焦点。

而后在2月18日，新加坡首次使用了新冠病毒抗体检测，成功破解来源不明的传染链。“抗体检测（或称血清检测）”成为新冠病毒检测的另一把武器。

那么，核酸检测和抗体检测究竟有何不同呢？

核酸检测是“进行时”检测，大多采用RT-PCR技术（逆转录聚合酶链式反应）来检测受试者是否感染新冠病毒。抗体检测则是“过去时”检测，检测受试者的血清是否存在特异性抗体IgM或IgG，判断受试者是否曾经感染过新冠病毒。抗体检测因操作简便所以远较核酸检测快速。

“不同的检测技术可以达到不同的目的。”赛克斯教授向《每日经济新闻》记者说道。“核酸检测可以检测到患者体内的病毒遗传物质，主要是作为个人诊断检测。而抗体检测并不是针对病毒本身，而是检测受试者体内的抗体，由此判断该受试者是否曾经感染过病毒后痊愈。”

不过，《每日经济新闻》记者注意到，相较于抗体检测，在疫情防控中核酸检测的应用力度更大。

“这是因为研发核酸检测试剂盒更快且更容易。所需要的仅仅是病毒基因组的序列，以及由DNA合成公司设计的能快速与病毒基因序列相匹配的短片段DNA（即‘引物’），这些‘引物’可以通过PCR快速复制病毒的遗传物质。”赛克斯教授向记者解释，“而且核酸检测技术早已经广泛用于检测其他病毒。”目前，通过核酸检测的病毒种类包括HIV、乙肝病毒以及丙肝病毒等。

“而研发抗体检测试剂盒并非易事，需要以某种方式制造、稳定并标记病毒蛋白，而制造蛋白质的难度比短片段DNA要大得多。不过，尽管抗体检测技术的开发较慢，但一旦开发成功，通常只需数分钟即可完成，而且无需仪器辅助检测。”赛克斯教授补充道。

据赛克斯教授介绍，相较抗体检测，核酸检测要求更严苛的实验室条件来分离病毒RNA以保证检测灵敏度。从公开信息也可以看到，核酸检测需要标准的分子检测实验室，专门的仪器和专业的检测人员等。因此，核酸检测并不适用于和患者密切接触人群的大范围快速筛查，而抗体检测就正好弥补了这一缺陷。

《每日经济新闻》记者（以下简称NBD）还就此问题采访询问了德国分子诊断公司Qiagen。

NBD：在新冠病毒检测上，较为普遍的检测技术是RT-PCR（核酸）和血清检测（抗体），其中RT-PCR似乎应用更普遍，这是为什么？

Qiagen：RT-PCR是一项检测采样中是否存在病毒RNA的既定技术，而抗体测试检测的则是被试者样本的免疫反应。

RT-PCR技术是世界各地实验室都熟悉的一项操作，因此（运用RT-PCR检测新冠病毒）的研发和实施速度会更快，且较抗体检测，它可以更早地检测到是否感染，并具有更高的准确性。

RT-PCR检测可以使用不同的样本采集方法，如咽拭子、痰液等，而抗体检测通常依赖于血液样本。

那么，由于检测用时短，易操作的特点，抗体检测是否会逐步取代核酸检测？赛克斯教授对此给出了否定的答案。"核酸检测和抗体检测的灵敏度均非100%，都会给出假阴性或假阳性的结果。我们还需要更多努力提高检测的准确度。"

梅奥诊所传染病血清学实验室主任埃利扎·泰尔（Elitza Theel）教授也给出了相同的回答，该机构是世界最著名的医疗机构之一，目前已研发出针对新冠病毒的核酸和抗体两种检测方法。泰尔教授进一步解释道，"抗体检测不能代替核酸检测，患者需要时间产生对病毒的免疫反应以及达到可检测水平的抗体。因此，感染后不久接受抗体检测的患者也可能会呈现阴性结果。"她还告诉《每日经济新闻》记者，目前抗体检测还存在一些局限性，即抗体的存在并不能证明患者对病毒具有免疫力，只是表明他们在过去的某个时间已被感染。4月17日，世卫组织也发出了相同的警告称，还没有证据表明抗体检测可以证明痊愈的患者不会再次被感染。

此外，记者还注意到，除上述两种检测方法外，还有一类抗原检测法，主要是检测病原体表面的病毒S蛋白或N蛋白。但抗原检测试剂盒研发尚未成熟，还未得到大范围使用。

从“天”提速到“分钟”，新冠病毒检测用时正在急剧缩减

4月13日，美国新泽西州罗格斯大学（Rutgers University）的生物制剂实验室宣布，通过采集唾液检测新冠病毒的技术已于11日获得了美国食品药品监督管理局（FDA）的紧急授权批准。

传统的测试方法是检测工作人员用棉花棒去刮取鼻腔和咽喉部位的细胞样本，测试者会产生较强的不适感，且为了降低感染病毒的风险，医务人员需要频繁更换防护装备，这一过程会消耗大量医护用品。而唾液检测技术在解决上述问题上迈进了一大步。

至于检测准确度，罗格斯大学表示，他们已对60位患者进行了唾液和鼻咽两种检测对比，结果显示，唾液测试与鼻咽测试的结果完全相符。

4月16日，在法国巴黎赛诺菲的总部，这家医药巨擘宣布与YC投资的医药科技初创企业Luminostics签署协议，临床科研牵手智能技术，将利用智能手机的光学系统，以期从个人的呼吸样本中检测出新冠病毒。这一技术预计在30分钟或更短的时间范围内完成从样本采集到结果出炉的整个过程。

此项技术有望消除目前新冠检测对专业医疗机构或实验室的依赖，但对于《每日经济新闻》记者的进一步询问，赛诺菲表示目前暂不置评。仅在价格方面向记者表示，"价格尚未确定，但会是消费者负担得起的水平。"

从第一组新冠病毒基因组序列的公开，到在家"云检测"设想的出炉未足四月，新冠病毒检测技术的发展可谓是一日千里。同时，样本采集的手段也逐渐走向易操作、零感染、低不适感。尽管"呼吸样本"还存于设想之中，但唾液检测技术已获得监管机构批准。

除检测技术智能化，样本收集易操作化的发展外，新冠病毒检测还在突破检测时间的极限竞争中大步跃进。

2月15日

中国的河南农业大学张改平院士团队研制出两种试纸，一是新型冠状病毒的核酸（检测）试纸，另一种是新型冠状病毒的抗体（检测）试纸。使用核酸试纸的检测时长需要1.5～2个小时，而使用抗体试纸只需2、3分钟，结果肉眼可见。

3月26日

博世公司宣布其研发的快速核酸检测新冠病毒方案，从样本采集到结果呈现只需要2.5小时。“一般几分钟就可以出结果的针对的是抗体而非病原体本身。”博世公司告诉《每日经济新闻》记者。

3月30日

特朗普“带货”雅培公司的新冠病毒核酸检测产品“ID NOW”，称新冠病毒阳性样本的最快检测时间短至5分钟。

这是否意味着核酸检测时长迈入了“10分钟时代”呢？

事实上，5分钟的检测时间仅为设备读取结果的时间，而进行样本准备、加样、反应液转移等所需时间并未计入在内，以雅培产品的示意图为准可以发现，完成整个过程还是需要23分钟。

除雅培外，分子诊断公司Cepheid和Qiagen都开发出了在1小时内便能知道结果的新冠病毒检测方案。

尽管核酸检测新冠病毒的时间暂未进入10分钟以内，但从最初需要2～3天才能获取结果，已发展到如今最短1小时之内。从“天”到“分钟”，新冠病毒核酸检测时长如何实现急剧缩减的呢？

对于新冠病毒检测时长受什么因素影响这个问题，“将样品送至实验室花费的时间以及执行测试所需的时间，后者通常需要3～4小时。”泰尔教授向《每日经济新闻》这样说道。

其中，“执行测试所需的时间”又受诸多因素影响。“测试方法、流程自动化、实验室测试量、目标（病毒RNA或抗体）和样本类型都会对测试时间产生影响。”上述分子诊断公司Qiagen向《每日经济新闻》解释道。

而上述的公司Cepheid、Qiagen和博世公司能够将整个检测过程缩短至数小时或者1小时是由于床边分子检测（Molecular Point-of-Care）技术，这种快检方法最大的突破在于改变了样本处理地点，实现一体化检测。在此方法下，被试者的样本不需要送交到实验室，直接在床边使用小型的核酸检测仪就可以完成测试。雅培公司的核酸检测能够将时长缩短至30分钟内，缘于在“执行测试所需的时间"上的突破”。“在以小时计的核酸检测中，为了制作足够多的副本，样本的温度必须在三个不同的温度之间循环20～30次或更多。雅培能够将计时单位由小时到分钟，因为其使用了等温扩增技术来复制足够多的病毒核酸，这不需要上述的温度循环，所以速度更快。”赛克斯教授这样向《每日经济新闻》记者解释。

科研人员不断地尝试降低新冠病毒检测成本

随着新冠病毒检测技术的进一步发展，只对有症状者的检测正逐步向大规模人群检测迈进。如何降低检测用品的制造成本和提升检测准确度，也成为了新冠病毒检测中受到公众高度关注的问题。

目前，中国核酸诊断试剂的价格锁定在35元/人次~120元/人次。而抗体检测则包含检测IgG和IgM两项，单项检测费用在25元/人次～90元/人次不等，各省存在一定价格差异。

韩国的核酸快检产品均价略高于中国产品，与中国产品的最高价大致持平。韩国首批获得监管机构批准的核酸检测产品，如Seegene的核酸检测试剂盒，其销往美国的售价约在20美元/人次（约折合人民币141元/人次），Kogene Biotech销往日本的PowerChek新冠病毒核酸快检产品售价是50份136000日元，约折合人民币179元/人次。

另据《纽约时报》报道，美国医保覆盖的核酸检测试剂价格在36美元/人次~50美元/人次之间（约折合人民币255元/人次～354元/人次）。

值得注意的是，以上产品均为检测试剂费用，即使用该检测产品，采样仍需送往相关的实验室或检测机构进行处理方能获知最终结果。然而，无论雅培的ID Now，还是Cepheid、Qiagen和博世公司的快检方案均为一体化检测，因此在价格上高昂不少。

“（检测价格）这视情况而定，但它是在测试速度或每一次完成检测的样本数量，和成本之间的一个平衡体现。”麻省理工学院的赛克斯教授向《每日经济新闻》记者解释道。“如果检测集中于一个设施进行，并且这个设备一次可以进行至多100份测试，那么每次检测的成本会更低。如果这是一次能够快速出结果的单独检测，且是在使用一次性检测盒的仪器上运行，则检测成本会更高。”

因此，一体化检测更适用于对检测速度和采样环境有更高要求的个人。面对庞大的检测人群，检测试剂仍是主流选择。无论是更换试剂材料，或是提升检测效率，科研人员不断在“降低检测成本”上绞尽脑汁。

4月12日，以色列希伯来大学宣布，该校研究人员开发出一种新的检测方法，使用磁性纳米粒子材料可以更快地从拭子样本中提取核糖核酸（RNA）分子，检测速度是原有方法的4至10倍，且这种材料在以色列市场供应充足，价格低廉。研究人员应用这种方法进行了数百次新冠病毒核酸检测，得出的结果与采用原有方法得出的结果一致。

除易取且低廉的材料在研发外，数十日前，德国红十字会输血中心执行总监埃哈德·塞弗里德（Erhard Seifried）教授领军的一个研究小组还在样本处理方法上有所革新。3月30日，塞弗里德教授任职的德国红十字会献血部和法兰克福大学医院医学病毒学研究所的一个联合研究小组成功地开发出一种同时检测多个采样的方法。

通常情况下，从当事人的喉咙或鼻腔内取出的粘膜采样会被单独检测，而在新方法中，研究者将多个采样同时置入一种特殊溶液，再运用俗称的PCR检测其是否感染新冠病毒。这大幅提高了检测效率，得以节省检测试纸的投入，且“无损诊断质量”。

图片来源：摄图网

新冠病毒检测成本越低，检测的准确度会否也越低呢？这是个大众普遍关心的话题。

半个月前，一则海外媒体的报道曾将中国企业生产的新冠病毒核酸检测试剂盒推上风口浪尖，检测准确度成为讨论焦点。在新冠病毒检测中，检测准确度究竟受到什么制约？

赛克斯教授告诉《每日经济新闻》记者，“检测价格和准确度+速度之间没有明确的关系。”

“所有的测试都必须用一些标准来定义，如敏感性和特异性。如果检测的特异度低，那可能会得到假阳性结果；如果敏感性差，那可能会有假阴性结果。所有情况下，检测结果取决于测试系统的灵敏度，以及样本中的病毒浓度。”塞弗里德教授详细解释道。“市面上销售的具备欧盟CE认证的核酸检测试剂盒（PCR法）都是高质量的产品，具备灵敏度高、特异性强的特点。因此，根据我们的经验，如果检测结果有误，更可能是因为采样不好，而不是测试产品质量不佳造成的错误。”塞弗里德教授这样表示。

在实践中，核酸检测准确性会受到病毒特征、检测产品或技术本身、采样过程、样本储存、运输及检测能力等因素的影响。而抗体检测除了以上因素影响外，其准确度还取决于采样的时机。

“检测的准确性受到很多因素的影响，包括症状出现后何时采集样本，以及用于抗体检测的抗原等。”梅奥诊所的泰尔教授告诉记者，由于抗体的产生和消失是一个动态过程，抗体的含量会影响检测的准确性，因此抗体检测需要受检者有足够数量的抗体产生。

全球多国启动大规模的新冠病毒抗体检测

《每日经济新闻》记者注意到，许多国家已经启动大规模的抗体检测。

4月16日，中国武汉已完成居民血清抽样流行病学调查，抽样人次共计1.1万人。据悉，中国疾控中心已启动全国范围内的调查。

类似的大范围抗体检测也在美国有条不紊地进行。4月初，斯坦福大学、南加州大学和加利福尼亚大学洛杉矶分校分别展开大规模的抗体测试。到4月中旬时，斯坦福大学在旧金山湾区圣克拉拉县的三个测试点的检测量达到约3300人。

欧洲方面，意大利宣布4月21日将在伦巴第大区进行血清检测，每天筛检2万人次；德国宣布将从下月开始对1.5万人进行抗体检测；英法两国早在3月底就宣布要进行大规模抗体检测；世卫组织一项名为“Solidarity II”的研究也将启动，旨在检测血液样本中是否存在新冠病毒的抗体，以确定病例的真实数量……

“大规模检测可在早期阶段打破感染链，使社会系统相关领域如医院人员、消防员和警察等保持正常运转。”塞弗里德教授告诉《每日经济新闻》记者。“在大流行暴发的早期，为了防止病毒的传播，使用核酸检测是为了直接识别出病毒携带者并将其隔离。在后期阶段，抗体检测对于识别已不再具有传染性并且对病毒具有免疫力的人员很重要，这些免疫人员可以在医院或特定风险区域中活跃在前线。”

在梅奥诊所的泰尔教授看来，大规模检测“将提升我们对新冠肺炎流行范围的认知，鉴于无症状感染者的人数可能非常可观，这一点尤为重要。通过（检测）也可以确定病毒的传播方式，以及我们是否达到群体免疫的状态。”

另据《自然》杂志报道，美国斯坦福大学在圣克拉拉县开展的抗体检测的结果显示，每66人中就有1人检测结果呈阳性。基于此，研究人员估算该县的约200万居民中，有48000~82000人感染了新冠病毒，这一数据远超约1000人的官方病例数。

图片来源：摄图网

从新冠病毒检测技术的飞速发展到科研人员努力尝试降低检测成本，再到全球各国启动大规模的人群检测，在对抗新冠病毒疫情的持久战中，实施全民检测是否已具有可行性呢？

NBD：在暴发疫情的国家，是否有必要对生活在最受影响地区的所有人进行血清学/抗体检测？受影响较小的地区呢？

赛克斯：血清学检测可用于两种不同目的。

一种是了解已经暴露的人口比例，这些信息可帮助政府确定需要采取哪些限制措施和公共卫生干预措施。无需为此抽样和检测所有人。统计学家可以对足够多的人口进行抽样，重要的是，对代表性的群体进行抽样，以便得出可靠的结论。例如，在一个有代表性的样本中，不能只有曾经生病的人，或者只有健康的人，或者只有一个年龄段或某个社会经济群体的人，又或者一个组中受试者太多而另一组中受试者太少等。

不同区域受到的影响程度不同，因此不同区域中的样本量可能不同，并且某一个区域的结论并不适用于另一个区域。而且，结果将随时间变化，因此持续进行一系列研究很重要。

另一个目的是帮助个人了解其是否已经感染病毒并具有一定免疫力。

NBD：从技术和经济的角度出发，您认为全民检测是否可行？

赛克斯：发达国家进行广泛的血清调查在技术上和经济上是可行的。在临床实验室中使用实验室设备进行的一些血清学检测非常准确，如果一个好的统计团队设计研究并在实验室中使用准确的检测，则结果可能是可靠的。

快速的比色法检测可能不够准确，世界卫生组织建议此时不要使用它进行决策。关于抗体检测是否能证明人体具有免疫力也存在争议。为了更好地预测免疫力，快速的比色法测试需要准确和定量，以区分抗SARS-CoV-2抗体量较低和较高的人。

记者手记丨全民检测是抗疫之战的新阶段

逐渐扩大的检测范围和逐步开放的自检服务，一方面是全面抗击新冠疫情的诉求，另一方面也反映出全球经济对复工返工的迫切之情。而这一切都离不开全球新冠病毒检测技术与产能释放的一日千里。

由此，“全民检测”已然到来了吗？

然而，对于新冠病毒我们仍然有太多未知，病毒检测时间更短，操作更为便捷的抗体检测如今还无法解答“产生抗体就意味着免疫”这一重要的疑问。

当下，全球新冠病毒检测产品的供需仍有较大缺口；在家“云检测”的方案仍是一个理想的设计。即便技术和产能均能满足全民检测的需要，检测成本几何能否适应大众普遍的承受能力，都还是一个未知数。

尽管前路崎岖坎坷，但我们看到，从基因组序列公开到第一份新冠检测产品研制工作完成，耗时不到一周。随后更快的检测技术，成本更低的检测方法如雨后春笋般层出不穷。抗击新冠疫情，这一场人类与病毒的战争，在人类智慧和科技的奋起之下，必将挥走阴霾，迎来春日暖暖的阳光普照。

截至目前，全球新冠疫情仍然沉重，250万人被感染，17万人因此离世。作为“科研抗疫”系列的第四篇主题报道（前有药物，论文，疫苗三篇主题报道），我们以此希望同读者一道透视新冠病毒检测的发展事实，从科学的角度见证这一场全人类抗疫之战的最终胜利。

记者|余佩颖 文巧 张凌霄

编辑|谢欣 卢祥勇