三问美新冠检测：如何运作？为何检测？为何检不上？

出品：新浪科技

编译：木尔

谁抱病了？病情多严峻？疾病撒播速率多快？在美国，没有一个令人满足的谜底，缘故起因很简朴也细思恐极：没有足够的试剂盒。

阿克顿是怎么知道这些的呢？理论上讲，她并不知道。她只能从科学家今朝已经把握的关于这次大风行病的有限数据举办揣度。官方数据表现，环球确诊病例共计13万例。以是，俄亥俄州隐藏的6位数病例，实在耸人听闻，更不消说美国其他州的隐藏病例数。

这个数据到底正确与否，也是民众卫闹事恋职员急切想知道的。谁抱病了？病情多严峻？疾病撒播速率多快？只是在美国，没有一个令人满足的谜底，缘故起因很简朴也细思恐极：没有足够的试剂盒。和流感，可能之前的其他冠状病毒如SARS或MERS，可能性撒播疾病，可能其他传染差异，卫闹事恋职员基础无从判定坐在他们眼前的人是不是新冠病毒携带者。检测的技能着实是有的，并且也不怎么伟大。只是试剂盒不足用。眼下，距疫情发作已已往了四个月，距美国境内发明首例“社区撒播”病例已已往两周，大夫和卫闹事恋职员仍无法对全部人举办新冠病毒检测。（这样的排场或者最终会获得改变。3月13日，美国食物和药物打点局（FDA）已经核准两家公司举办贸易检测。两家公司别离是瑞士的罗氏制药和医疗东西制造商赛默飞世尔。这两家公司在医疗测试和贩卖方面的富厚履历，意味着即时提供200份试剂盒并不是天方夜谭。）

美国企业研究所（American Enterprise Institute）有一个估算美国当前总检测手段的项目。项目以为总检测手段应该在天天2.2万次以上——约莫是韩国逐日检测数目的两倍。这么大的缺口限定了科学家对疾病的相识，也限定了他们对治疗法子的研究。美国或将迎来一个异常可骇的传染曲线，受传染人数呈指数级增添。很大一部门美国人也许会成长成为重症患者，进而必要入院治疗，个中一部门很有也许会不治身亡。在1月或2月份的时辰，我们没有人着手开展足够的检测，来防微杜渐；而此刻，仍旧也没有足够的检测，来摸清将来的严峻性。其华夏因既有科学上的身分，也有政治上的身分，日后题目的办理也必要科学和政治双管齐下。

广义上讲，应对熏生病暴发，包罗两个阶段：截止缓和解。截止阶段始于病例发明的初期。认真监视的民众卫闹事恋职员必要逐一排查，确认与确诊患者也许有过打仗的职员，关照他们并对他们采纳断绝或给以治疗，以镌汰进一步的撒播。但这里就存在一个题目：假如无法检测打仗职员是否受传染，那么卫闹事恋职员也就无法有用地阻止进一步撒播。

在第二个阶段，疾病已经扩散，民众卫生体系已经无法观测和处理赏罚个体病例，人们必要知道他们即将面对的伤害。可是，假如无法对大量人群举办检测，人们也就无法计较出毕竟有几多患者必要住院治疗，可能有几多患者也许会衰亡。这些数据会按照地域表现出来。针对这次的新冠病毒疫情，按照各个国度举办检测的深度和他们现实发布的数据，病死率从1%到15%的都有。造成差此外身分各类百般，从生齿的整体康健状况到国度的医疗保健体系等等。假如可以知道哪一个病死率更为精确的话，那就好了。

跟着抗疫已经从小我私人上升到整小我私人口层面，保持交际间隔、打消大型勾当、封锁学校并关照职员居家事变等各类缓解法子，不只是为了低落受传染人数，也为了“抚平曲线”——风行病学家表明说。该曲线暗示给按时刻内的患者人数，眼下最抱负的状态就是只管把“海啸”状曲线缓解为“一片荡漾”状，除了须要的镌汰受传染总人数之外，还要把时距离断拉长。这是由于美国医院的职员、装备及空间有限：每1000小我私人均匀拥有2.9个病床位。这个数据，虽不及意大利，但好过伊朗，这两个国度的医疗体系都在担当严厉检验。其它，也是为了给研发治疗方案，争取更多时刻。

新冠病毒检测的事变道理

在测试诸如SARS-Cov-2这类新病毒时，第一波诊断险些全都依靠于两项尽量不黑白常当代但却很是重要的技能。

第一个技能叫做聚合酶链式回响（PCR），它是一项DNA扩增技能，凡是在尝试室中行使，可在短时刻内扩增方针DNA，以便对其举办说明研究。凯利·穆利斯（Kary Mullis）在1983年发现聚合酶链式回响，操作加热和冷却轮回，大量复制样本希罕的DNA。穆利斯因此得到1993年诺贝尔化学奖。再团结可标志DNA的荧光染色剂，PCR可以让科学家知道详细的DNA数目。PCR技能可以用来有用判定病原体的存在（无论是在宿主体内照旧遗留在物体外貌）。

可是，因为SARS-CoV-2这类病毒的基因组为单链RNA组成，因此科学家在检测之前，必要先把病毒的基因组转变为双链的DNA。这时辰，他们就必要逆转录酶来资助。将这两个技能组合在一路，就是逆转录聚合酶链式回响（RT-PCR）。

当前，RT-PCR是检测一小我私人是否传染新冠病毒的独一要领。其他检测要领均无法区分新冠病毒与流感病毒，更无法区分新冠病毒与其他十几种在每年这个时辰引起呼吸道疾病的病毒。明尼苏达大学分子病毒学研究所主管路易斯·曼斯基（Louis Mansky）说：“（RT-PCR）是微生物尝试室中广泛行使的一项尺度且靠得住的技能，它可以敏捷应用于临床测试，或许也是开提倡来最快的检测要领。”

但题目是，在其他检测要领获得开拓并得到核准之前，全部新冠病毒的检测都只能在尝试室里由受过专门实习的技强职员举办操纵。检测必要PCR装备以及颠末培训的装备操纵员，这意味着新冠病毒检测无法在诊所或患者家中举办。但曼斯基也说，因为PCR在生物学界的职位举足轻重，因此许多大学和医院的研究尝试室都配备了须要的装备和职员。只是在美国，只有颠末联邦医疗保险和医疗补贴处事中心认证的尝试室，才气处理赏罚临床样本。而这个所谓的认证进程，耗时数月。Kalorama Information是一家专门研究医疗诊断的市场研究公司。该公司的出书认真人布鲁斯·卡尔森（Bruce Carlson）说：“我们对医疗检测有着异常繁琐的禁锢系统，既担忧错报，又担忧漏报。”

试剂一切的话，根基上一天就可以出功效。可是试剂欠缺和运输物流会导致一次检测必要数天以致数周才出功效。（究竟上，这个题目已经存在，我们稍后会详述。）下面，让我们来捋一遍正常的流程：

第一步，网络样本。医护职员用无菌拭子擦拭患者鼻腔或喉咙后部，目标是收罗从之前在肺部逗留过的物质。今朝，广泛以为，病毒在肺部举办复制。收罗完成后，拭子被密封起来，装在冷藏容器内，送往检测尝试室。样本的储存温度必需保持在1.7℃至4.4℃之间。其它，假如样本收罗后四天内未举办处理赏罚，就必要把样本放进冷冻柜或做废弃处理赏罚。

样本送到尝试室后，第一步要做的是从样本中疏散出RNA。样本中的其他物质——人体细胞、卵白质、酶等会粉碎病毒的基因暗码。这一步叫做RNA提取。手动提取RNA必要添加化学物质，然后用离心疏散法析出RNA。一些大型的生化供给商会提供试剂盒，内里有RNA疏散所需的统统。也有自动化呆板可以完成RNA疏散。

RNA疏散出来后，就是往里边插手逆转录酶，把单链的RNA酿成双链的DNA。再接下来，把处理赏罚好之后的DNA，连同核苷酸、DNA聚合酶和一小段DNA合成片断（即“引物”）一路，放入试管。这些引物的浸染是发明并团结病毒基因组的特定片断。简言之，假如统统正常的话，它们应该只会辨认和扩增病毒的基因物质，而无视样本中的其他统统“杂质”，好比人类或细菌的DNA。

这统统都在PCR仪器内完备。PCR仪器可以节制温度轮回。对试管加热时，DNA的双螺旋布局破碎成两条单链，每条单链的一侧袒露在外。随后，对试管举办降温，这时引物配对到单链裸露在外的一侧。然后，DNA聚合酶操作引物作为DNA复制的起始点，按照单链的布局开始构建互补链。五分钟后，一条完备的DNA双链就复制好了。颠末30到40次轮回，一个DNA布局可以扩增至数百万个，足够科学家对其举办检测。

检测进程是这样的：在PCR扩增阶段，科学家会往试管里插手荧光染色剂。这些染色剂只会在碰着DNA时发光发亮，可以很好地用来标志DNA。跟着DNA数目的增进，荧光强度也随之上升。PCR仪器内部的非凡光丈量仪可以读取这些荧光图，从而判定哪些样本中有病毒，哪些没有病毒。“假如某一份样本里有冠状病毒，那么它的RNA就会被转录成DNA，进而复制扩增，最后荧光信号会汇报我们检测功效是阳性照旧阴性，”曼斯基说。

协议开拓

关于RT-PCR，较量重要的一点是，它不是针对某一种病毒的一项测试；而是一种用来辨认特定基因序列的要领，普及应用于环球的学术、贸易和民众卫生尝试室。而且，科学家用来得到靠得住功效的详细“配方”——行使哪一种RNA提取试剂盒、哪一台PCR仪器以及哪些引物——也各有差异。这些详细的“配方”，我们称之为“协议”。

当有新的疾病——好比这一次的新冠病毒疾病——呈现时，大学、国度研究机构和民众卫生组织（如国度疾控中心等）等每每会在第一时刻拟定出RT-PCR协议。他们拥有生物安详尝试室，可以处理赏罚致命的新型病原体（包罗作育病原体的手段），这是验证各类检测有用性的要害一步。一旦机构有了起源检测，他们就可以把检测下放到内地的民众卫生尝试室和医院。最终，假如疫情一连扩散，贸易尝试室和诊断公司也会出产他们本身的检测试剂盒。

从本年1月份开始，中国研究职员率先宣布了SARS-CoV-2的第一个全基因组序列。从此不久，天下各地的组织延续开始计划、测试和发布用过检测新型冠状病毒的RT-PCR协议。天下卫生组织作为向检测尝试室提供资源的一个机构，一向在更新协议清单，以及最佳操纵指南。

个中就有美国疾控中心开拓的协议。美国疾控中心的检测包罗四组引物。前两组引物别离叫做“N1”和“N2”，针对SARS-CoV-2基因组的奇异编码区，这部门编码区相关到包裹和掩护病毒基因物质的卵白质。第三组引物针对SARS样病毒属的共有基因。第四组（也是最后一组）引物针对人类基因，可用作阳性子量节制。理论上，每次检测都应该100%地标识出人类基因方针；如若否则，则声名检测有题目。有些与SARS-CoV-2不相干的DNA，理论上也不会与前三个引物发生回响，对此试剂盒也有响应的阴性比较声名。美国疾控中心曾在1月份的时辰，开始行使这套协议对有武汉观光史的人举办病毒检测。

2月4日，也就是美国疾控中心检测到美国第一例新冠病毒患者的两周之后，FDA宣布紧张授权，越过通常的禁锢渠道，直接应承世界经认证的民众卫生尝试室对病毒举办检测。疾控中心将四组引物、连同相干的荧光试样，打包到试剂盒内，每一个试剂盒可处理赏罚700至800份样品。从2月5日开始，通过该部分本身的分发机构——International Reagent Resource，疾控中心正式开始把200个试剂盒发送到世界115个有天资举办检测的民众卫生中心尝试室。

然而，工作就是从这里开始跑偏。

裂痕百出、乱成一团，繁文缛节推波助澜

试剂盒送达各州尝试室后，内地的科学家便开始着手验证检测功效。个中涉及行使试剂盒检测已知的样本，来确保试剂盒可以正确检测出SARS-CoV-2，同时又不会错误地标志未传染样本。但许多尝试室都碰着了各类百般的题目。在有些尝试室，阴性比较不起浸染；而在其它的一些尝试室，本该得出阳性功效的，检测下来却功效不明。

2月12日，美国疾控中心公布题目出在试剂上。本该标志冠状病毒共有基因的第三组引物，没可以或许正常事变。疾控中心官员关照尝试室说，不要急，新的试剂盒顿时送到。功效，几周已往了，仍只有少数几个州的零散尝试室有手段检测新冠病毒。在其他处所，卫生部分只能把疑似患者的样本直接送到疾控中心守候检测。更不巧的是，彼时疾控中心的检测尺度异常苛刻：只有有明明症状且有中国观光史的患者，才有资格接管检测。对此，《纽约时报》的一篇报道说，这意味着，在病毒撒播至美国的要害早期阶段，许多受传染者未能被实时发明。

就在美国疾控中心全力寄出更多试剂盒的同时，其他受疫情影响的国度则开始回收世卫组织发布的其他协议。对比之下，一向到2月25日，除了疾控中心之外，美国仅5个州的12个尝试室有手段检测新冠病毒。按照疾控中心网站的网页存档，其时美国仅426人接管了检测。（从3月2日开始，该机构不再发布检测人数。）与此同时，据报道，韩国天天接管检测的人数为1.5万人——相等于美国迄今为止接管检测的总人数。

原则上，只要装备一切，美国任何一家具有天资的尝试室理应都可以检测病毒，包罗医院和贸易尝试室。他们所必要做的就是行使世卫组织宣布的任何一项协议，来订购引物，继而开始新冠病毒检测。但现实上，由于各类新宣布的繁文缛节的存在，他们什么都做不了，只能守候疾控中心分拨更多试剂盒。

为什么会这样呢？这要从1月份那会提及。其时，联邦医疗卫朝气构公布新冠病毒疾病为民众卫生紧张变乱，随后触发一系列法则，个中包裹要求全部检测都必需颠末FDA的“紧张行使容许”措施考核。这些法则进步了试剂盒开拓和独立尝试室检测病毒的门槛。在非紧张环境下，FDA凡是不会到场这类检测。可是按照紧张法则，任何想要检测新冠病毒的尝试室都必需先举办一系列验证研究，并把数据提交给FDA举办考核。然而举办验证研究起首必要有病毒样本；但若非疾控中心，想要获患病毒样本谈何轻易。

为了保持同等性，FDA选择仅对疾控中心的试剂盒开放紧张容许，为的是确保对各州、各县和各市的卫生部分举办同一的监视。“当局采纳的检测计策很是狭窄。换言之，即便试剂盒有用，短时刻内检测手段也不会明显进步，”约翰霍普金斯民众卫生学院卫生政策研究员约书亚·沙夫斯坦（Joshua Sharfstein）说，“当局的意思无异于，我们只能行使疾控中心开拓的试剂盒，不只云云，这个试剂盒只能由疾控中心打包和分发，而且只能由州立尝试室来做检测。”

功效，美国的全部尝试室只能用疾控中心送来的试剂盒检测新冠病毒。他们不能订购本身的引物和荧光试剂，哪怕他们本身购置的引物和荧光试剂跟疾控中心行使的千篇一律。更糟的是，当疾控中心的试剂盒存在缺陷时，下级尝试室除了守候，别无选择。

此时而今，除了当局之外，没人知道为什么美国还不行使为世卫组织研发的检测要领。这个检测要领已经在120多个国度行使。一名世卫组织讲话人拒绝答复该题目，诸如卫生和民众处事部长亚历克斯·阿扎尔（Alex Azar）一众的美国议员则对该题目始终避而不答。可想而知，权要主义占了很大身分——该检测要在美国得到核准，也许必要很长很长的时刻。有些人则猜疑是政治身分在捣蛋。康健政策记者丹·戴蒙德（Dan Diamond）在一档节目中称，特朗普总统故意耽搁检测服从，由于确诊病例人数过高会影响他的蝉联打算。

2月29日，跟着民众卫生劫难愈演愈烈，进步检测手段的压力也越来越大。FDA此时不得不变动其禁锢划定，改口应承有天资的临床尝试室开拓和行使他们本身的试剂盒来检测新冠病毒，且无需事先核准。沙夫斯坦说：“西海岸社区撒播病例浮出水面，给人们敲响了警钟。比及周末，FDA只能松口。”

在新的政策下，尝试室仍需将数据提交给FDA考核。但此刻，在内部验证了检测之后，他们可以有两周的时刻来筹备必要提交给FDA的数据。在此时代，患者样本的检测也可以同步举办。

按照美国企业研究所体例的数据，协议放宽后，两家大型贸易诊断尝试室Quest Diagnostics和LabCorp，均已经开始天天检测数千份样本。Quest Diagnostics讲话人还暗示，预期到三月尾，公司每周可以检测上万份样本。大学和医院也纷纷开始动作起来。

只不外，禁锢的题目此刻算是办理了，但物流又提出了新的挑衅。当越来越多的尝试室开放在线申请后，RT-PCR检测的每一个步调险些城市碰着瓶颈。民众卫生尝试室协会首席项目官埃里克·布兰克（Eric Blank）说，今朝最大的题目在于RNA提取试剂盒。“各人都在抢购这些帮助原料，我们从成员尝试室获悉，许多原料此刻已经订不到了。”

疾控中心的检测协议保举的RNA提取试剂盒由Qiagen公司供给。但早有媒体在3月10日时报道称，因为已往数周环球都在加快新冠病毒的检测，这些试剂盒今朝已处于待补货状态。据报道，同样缺货的尚有自动化RNA提取装备和RT-PCR仪器。疾控中心对用来检测新冠病毒的装备也有要求，并不是全部尝试室都拥有获批的装备。那些穷乏获批装备的尝试室此刻则正在想方想法采购切合要求的装备。

Qiagen公司高管也在邮件中说，他们正在雇用新员工，扩大欧洲工场的出产手段，天天采纳三班倒，一周七天都在加紧出产。FDA最近进一步放宽禁锢，应承尝试室行使另一家欧洲制造商罗氏制药供给的试剂盒。可是，眼下的物资欠缺估量将进一步影响美国实时确诊新冠病毒患者的手段。布兰克说：“对此没有快速的办理步伐。办理供给链这个题目，也许必要几周的时刻，也就是说，短时刻内，检测将一向供不该求。”

正在研发中的检测技能

更多试剂盒虽然可以进步检测手段。最终，新的检测技能或者也可以帮上忙。

至少已经有20家公司公布打算开拓“分子定点照护”（molecular point-of-care）检测要领。这些检测要领以自动化体系为主，可以让一线医护职员在半小时内得到检测功效，无需再守候数天以致更久。“你可以收罗患者的鼻拭子或咽拭子，放进容器，再把容器放进装备，按下按钮。30分钟后，你就可以拿到诊断陈诉，这就是他们的方针，”卡尔森说。

Cepheid是一家出产这类检测器材的公司，他们的产物已经用于其他疾病的诊断。今朝，新冠病毒的检测器材已经在开拓中。Coyote Bioscience开拓的相同检测器材已经在中国陈设。乃至尚有一项正在研发中的检测要领可以同时检测新冠病毒和流感病毒。

像Sherlock Biosciences和Mammoth Biosciences这些创业公司也在思量操作基于CRISPR技能的诊断要领来检测新冠病毒。这些检测操作CRISPR的可编程基因搜刮成果，可以在一小时内得出功效，且无需繁琐的尝试室仪器。Mammoth在3月10日宣布一篇预印文章，提到公司为SARS-CoV-2开拓的一项检测技能，可以共同检测试纸行使。今朝，公司正在对检测功效做进一步验证。

另一种很是有市场的步伐是从患者血液中探求病毒抗体，即所谓的血清检测。这个要领天然是好的，由于除了检测新冠病毒之外，它还可以汇报你对方是否曾经风行症毒，但现已经治愈。伦敦卫生和热带医学学院的一名熏生病研究员马丁·希伯德（Martin Hibberd）曾参加过SARS病毒的检测研发，他说：“检测越快，虽然确诊的病例越多，但即即是最好的检测，也无法做到没有任何漏掉。只有比及我们对这范例的检测要领举办全面测试后，才气知道确切的漏诊率。”

血清检测比基于PCR的检测也许还会自制一些，也更得当自动化和高通量检测。希伯德说，血清检测的精确性或者不及分子检测，但另一方面，之前用来检测SARS病毒的血清检测却可以辨认出SARS-CoV-2病毒。这对研发新的检测要领有没有效，尚有待调查。

这跟吃瓜群众有什么相关？

就眼下这种各地检测手段各异的环境，意味着，假如你感想不惬意，那么你可否接管新冠病毒检测，很洪流平上取决于你住在那边。有报道指出，有些医院不提供新冠病毒检测，缘故起因是他们没有足够的口罩来掩护网络患者样本的医护职员。其他医院则采纳定量检测，即只对重症患者举办新冠病毒检测，其他症状较轻的则被提议居家治疗。今朝，每个州、县和部门都市都有本身的政策，划定谁可以接管检测。“我们的体系跟不上今朝的需求，”国度过敏和熏生病研究所主任安东尼·福熙（Anthony Fauci）在上周的国会听证会上说道，“这是一个失败，我们必需认可的失败。”

在周五的白宫消息宣布会上，特朗普总统试图拯救这种失败的排场。他公布，鉴于新冠病毒疫情，世界进入“国度紧张状态”，以便各州和各地机动应对资金和禁锢题目。总统还公布，将与包罗沃尔玛和CVS在内的多家世界大型市肆、药店成立公私相助相关，应承他们将部门停车位留作“免下车检测”通道。与罗氏制药、Quest和LabCorp等检测公司的相助意味着“我们将可以或许在很是、很是短的时刻内完成数百万次检测，”特朗普总统说。副总统麦克·彭斯（Mike Pence）则暗示他们预期最终天天可以举办1.5万次到2万次检测。

除此之外，一个新的检测体系将很快上线。彭斯说，两天后，他会宣布新网站的上线时刻。听说，这个网站由谷歌开拓，可以应承人们输入本身的症状，然后假如满意必然前提，他们就可以收到四面的提供免下车检测处事的停车场位置信息。好是好，但看上去，好像照旧必需得呈现了症状才气举办新冠病毒检测，而这并不能办理更普及的风行病学题目。随后，谷歌也否定该公司或同属Alphabet旗下的医疗康健公司Verily正在开拓相同的技能，但Verily确实打算在湾区测试一个针对医疗事恋职员的小型d试验项目。

消息宣布会之后，怎样辅佐办理检测和治疗用度的题目，仍旧悬而未决。尚有，若是谷歌的网站真的上线了，那么人们的小我私人书息怎么掩护，检测功效呈阳性后，又该怎么处理赏罚？

而在此时代，作为平凡群众的我们，能做的就是与人保持间隔，停止介入大型集会。假如可以居家事变的话，那就在家事变哪也别去了。假如发明本身跟确诊患者有过打仗的话，请在家自我断绝14天。要是认为身材不适，也请在家自我断绝14天。症状不严峻的话，也没须要前去医院。勤洗手，用肥皂洗，至少20秒。可以的话，给你的手机和其他用品也勤消毒。万万忍住，不要摸脸。最后，把稳你的邻人，家中有老人和病人的，他们也许会必要辅佐。

这一次的大风行病影响着我们每一小我私人，我们所能做的就是勉力尽力，辅佐身边必要辅佐的人。

本文素材来自互联网

（编辑：湖南网）

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