揪出新冠病毒,台灣、日本與韓國各用了哪些檢驗方法?

揪出新冠病毒,台灣、日本與韓國各用了哪些檢驗方法?
Photo Credit: AP/達志影像
我們想讓你知道的是

新興科技媒體中心邀請各專家針對「日韓檢疫措施與台灣的差異」,進行專家評論。

唸給你聽
powered by Cyberon

以下為新興科技媒體中心邀請各專家針對「日韓檢疫措施與台灣的差異」,所進行的專家評論。

曾文斌醫師(台大醫院急診部主治醫師)、陳世英醫師

日韓檢疫措施與台灣的差異,會因為該國疫情擴散的速度、方式,和因應疫情的總體策略而有不同,不能僅以篩檢總量和確診數來判斷該國的檢疫量能。

當新興傳染病還不能確認致病原,就只能倚靠流行病學與臨床條件,來定義疑似病例和可能病例。再根據上述條件,讓有暴露風險的無症狀民眾實施居家檢疫,並安排表現出臨床定義症狀的病人住院隔離。配合旅遊警示與邊境管制,防堵疫病的社區擴散。

因為醫療診斷科技的進步,科學界很快鑑定出這次引發肺炎的致病原,是新型冠狀病毒(COVID-19),並迅速發展各種分子生物學與血清學快速診斷工具,協助第一線醫師診斷感染病例,有效率地決定病人分流與治療動向。

目前各種篩檢所使用的檢測方式,大致可分為:

  1. 檢測病毒核酸的各種類聚合酶連鎖反應(polymerase chain reaction)法
  2. 檢測人體感染後所產生的特異性抗體
  3. 檢測病毒指標蛋白的快速即時性檢驗

每種檢測法都有優點與侷限,在疫情初期,各種檢測法的準確度因為缺乏黃金標準診斷(gold standard diagnosis)而難以比較(表一)。

表一、新型冠狀病毒檢測方法:

檢測方法 主要檢體 檢測時間 定量/
定性
敏感度 優缺點 範例
即時反轉錄聚合酶連鎖反應
(Real-time RT-PCR)
主要:鼻咽、咽喉、下呼吸道
其他:血液、尿液、糞便
4-6小時 定量
(但易受採檢技術影響而降低)
需於檢驗室由醫檢師操作,所需時間較久 台灣、日本
巢式反轉錄聚合酶連鎖反應
(Nested RT-PCR)
主要:鼻咽、咽喉、下呼吸道
其他:血液、尿液、糞便
4-6小時 定量
(但易受採檢技術影響而降低)
1.可進一步提高檢測的敏感性及特異性
2.檢驗技術員操作過程較繁瑣
日本
多重反轉錄聚合酶連鎖反應
(Multiplex RT-PCR)
鼻咽、咽喉、下呼吸道 1-2小時 定性/
半定量
高-中
(同樣易受採檢技術影響而降低)
1.可較快獲得結果
2.可同時檢測其他病原體核酸
韓國
反應抗體快速檢測 血液(全血、血漿、血清) 15分鐘 定性 1.可於採檢現場直接操作,安全方便快速
2.使用血液檢體,降低採檢人員遭受病人飛沫噴濺的風險
3.由於人體抗體反應出現較慢(約發病後5-7天),不適用於疾病最早期的診斷
中國、德國
病毒抗原快速檢測 鼻咽、咽喉、下呼吸道 15分鐘 定性
(同樣易受採檢技術影響而降低)
1.可於採檢現場直接操作,安全方便快速
2.相對於聚合酶連鎖反應檢測法可以放大病毒核酸,敏感度可能較低
台灣(中研院研發中,尚未臨床使用)

即使臨床上有不同檢測法可篩檢新興感染疾病,但是檢測速度、檢測量能、疫情擴散程度、整體醫療資源與國家疫情因應的總體策略,卻可能影響一個國家的篩檢總量。

當檢測資源有限,疫情防堵期多優先篩檢高流行病學風險的病人。隨著實驗室增加檢驗量能,再逐步擴大至風險相對較低的族群。但是當社區出現大量疫情、進入減災期,且實驗室的檢驗資源有限,將會優先協助病人分流以利治療決策:進入急診、門診的病人需要住院分流。故應優先篩檢呼吸衰竭病人、肺炎病人和未明特定感染原因的發燒病人。

台灣和韓國在2003年和2015年,分別有處理SARS與MERS疫情的經驗,相較之下,日本在防堵疫情初期只檢測有國外旅行史或接觸史的民眾。當日本發生明顯的社區感染即採用減災策略,使用即時反轉錄聚合酶連鎖反應法(real-time RT-PCR)檢測可能變成重症的發燒或老年病人。因此,相對於台灣及韓國,日本總人口數近1億3000萬卻有較低的檢測數量。

而韓國因為很快就爆發社區感染,而出現大量受新冠病毒感染的病人,但政府仍希望能控制疫情擴散,所以產生大規模檢測社區民眾的需求。因此,韓國迅速通過多家民間生技公司所發展的聚合酶連鎖反應試劑,與儀器的使用執照。

特別是可快速在1至2小時內,獲得定性檢驗結果的多重反轉錄聚合酶連鎖反應檢測試劑(Multiplex RT-PCR),配合廣設篩檢站。甚至推出「得來速篩檢站」,民眾只要開車到指定地點,打開車窗即可完成問診、測量體溫與篩檢。大幅縮短民眾就醫接受篩檢所耗費的時間,因此一天可達到上萬的檢測量能。

目前台灣的篩檢試劑與日本類似,以即時反轉錄聚合酶連鎖反應為主。但操作上,是在醫院由醫師採取咽喉或鼻腔的檢體,而後交由醫檢師在檢驗室中分析,一般需要花費4-6個小時才能完成。由於台灣目前仍無本地大規模社區疫情,主要是防堵策略,故僅需篩檢具有旅遊接觸風險的民眾,尚不需要如韓國一樣大量檢測社區民眾,因此台灣目前的檢測量自然遠較韓國為低。

不過政府為了因應未來可能出現的社區疫情,也正持續擴大採檢量能與檢驗院所,目前已陸續規劃指定社區採檢院所167家、重度收治醫院50家與30個檢驗機構,為將來減災所需擴大的檢測量能預做準備。而中研院近期更於實驗室中發展出病毒抗原快速檢測法,預期將能大幅減少篩檢時間至15分鐘,有助於第一線醫師診斷與治療病人的決策。

目前(3月16日)尚未有大規模的研究報告,可以比較各種檢測新冠病毒方法的敏感度。但是除了血清抗體檢測,所有以呼吸道檢體所檢測的病毒核酸或是抗原,檢測結果都會受到採檢部位、採檢技術、檢測方法所能偵測的最低病毒量,與當時病人呼吸道所存在的病毒量高低所影響。

特別是病人感染初期仍屬於低病毒量的潛伏期間,就可能出現初次甚至第二次採檢都呈現陰性反應(驗不到病毒),等到病人呼吸道持續增加病毒量、出現臨床症狀之後,才會檢驗出新型冠狀病毒。

林振文教授(中國醫藥大學醫學檢驗生物技術學系)、蔡淯淇博士生

台灣在2003年遭受嚴重急性呼吸綜合症冠狀病毒(SARS-CoV)入侵,發生社區流行及醫院群發感染事件,共有346例SARS病例。南韓在2015年境外移入中東呼吸綜合症冠狀病毒(MERS-CoV)案例,引起院內感染等疫情,共有181確診病例,其中31人死亡。

然而,全世界感染SARS和MERS的案例來看,可以發現這兩株冠狀病毒並未在日本地區大規模流行;可能因此,日本當地篩檢高病源(highly pathogenic)冠狀病毒之技術、設備及實驗室並不多。

當2019年發生新型冠狀病毒疫情[2019-nCoV,國際病毒分類學委員會(ICTV)命名為SARS-CoV-2,WHO定名該病毒為COVID-19],台灣及韓國有之前處理SARS和MERS疫情的相關醫療經驗,即時作出判斷,補強檢測環節。

日本方面,先期使用巢式反轉錄聚合酶連鎖反應(Nested RT-PCR)檢測,隨著即時反轉錄聚合酶連鎖反應(real-time RT-PCR)納入普檢測項目,縮短檢測時間,只要4到6小時,就可知道結果。但是,鑽石公主號事件時,全日本僅有80個檢測點,一天只能處理1500件檢體。

日本尚未普及化使用即時反轉錄聚合酶連鎖反應,需要篩檢大量疑似病患,超過各檢測點的負荷,以致篩檢時間長且篩檢量低。此外,台灣和日本認定的疑似感染個案,需符合一定通報流程和條件,才能篩檢,也是篩檢量較韓國少的因素之一。

目前檢測COVID-19病毒方法,大都針對COVID-19病毒RNA基因組的獨特序列,以核酸擴增測試(nucleic acid amplification tests, NAAT)進行反轉錄聚合酶鏈反應(RT-PCR);必要時,以核酸定序進行確認。

台灣衛生福利部疾病管制署檢驗及疫苗研製中心,提供2019-nCoV病毒核酸檢測手冊,讓合約醫院檢驗單位遵循其方法與步驟,檢測COVID-19病毒。採集痰(sputum)、糞便(stool)、咽喉拭子(throat swab)、血清(serum)、血漿(plasma)等檢體。在生物安全第二級實驗室(BSL-2)或同等設施的生物安全櫃中萃取病毒RNA,來檢測病毒基因。

受檢測的包括N、E和RdRP基因,擴增該標的基因的核酸,以帶有螢光標記的DNA探針結合PCR產物,在DNA聚合酶反應時,即時偵測螢光訊號反應,來判讀結果是否為陽性。若該檢體對COVID-19病毒基因組上,至少兩個不同靶標的NAAT陽性結果,才確認為感染病例。

韓國採認多家生技公司所研發檢測COVID-19病毒試劑,如Powerchek 2019-nCoV Real-time PCR kit、Allplex 2019-nCoV Assay、DiaPlexQ Novel Coronavirus及STANDARD M n-CoV Real-Time Detection等,大都採用即時定量反轉錄聚合酶連鎖反應方法。

比較特別的是,Allplex 2019-nCoV Assay,結合全自動化儀器,從萃取純化病毒RNA到螢光分析,可以在同一台儀器完成整個流程。大幅舒緩醫護人員的人力需求,同時能處理更多檢體。

以目前所公布之標準檢測方式,其精準度是相近的,大多是以即時反轉錄聚合酶反應,結合螢光標記DNA探針檢測系統為主,設計高保留及專一的標的目標基因之引子及探針(probe)序列,皆有高精準度和靈敏度。

第一次篩檢為陰性結果,而第二次篩檢卻為陽性的案例,主要是考慮到採樣時機與方式。COVID-19主要感染下呼吸道,加上冠狀病毒感染初期潛伏期長,一開始會躲避宿主之免疫系統以複製病毒,僅採集鼻咽喉拭子(nasopharyngeal swab)或咽喉拭子等上呼吸道樣本時,其含病毒量可能偏少,不易檢出。

因此對於高風險感染COVID-19的患者,即使獲得一個或多個陰性結果,並不能排除可能感染COVID-19。建議收集測試其他樣本(包括下呼吸道樣本),或是在後續時間,重新採集鼻咽喉拭子或咽喉拭子樣本,來追加篩檢。

延伸閱讀

本文經新興科技媒體中心授權刊登,原文刊載於此

責任編輯:朱家儀
核稿編輯:翁世航