COVID-19抗原快速检测的准确性与应用策略

汪小芳，广州万孚生物技术股份有限公司医学中心医学专员。医学硕士，2020年毕业于中山大学中山医学院，病理学与病理生理学专业，参与2019-2020年卷《中国体外诊断产业发展蓝皮书》撰写。

何书宇，医学硕士，现任广州万孚生物技术股份有限公司医学经理。2012年毕业于哈尔滨医科大学七年制专业，于金域医学、万孚生物等长期从事医学事务与市场相关工作，曾于《Autophagy》等杂志发表SCI论文5篇、核心期刊论文1篇。

COVID-19大流行已经过去一年，关于检测结合个人防护、保持身体距离和疫苗等其他措施来帮助遏制SARS-CoV-2传播，仍然存在许多问题。大多数国家在扩大检测能力方面仍面临重大挑战。

2020年1月在SARS-CoV-2的基因序列公布之后，诊断COVID-19的分子检测迅速发展起来[1]，这些分子检测通常使用PCR来扩增和检测病毒RNA，并且具有较高的敏感性和特异性。大多数分子检测需要强大基础设施和训练有素的专业人员在实验室进行。通常，检测结果可在2小时内获得，但许多国家/地区延长时间长达7天[2]。患者等待时间越长，在传染性最强的时候不进行自我隔离的可能性越大，并在收到检测结果之前就恢复日常活动，因此延时获得的分子检测结果会增加病毒传播的风险。尽管自动化便携式样本到分子检测平台因技术进步允许在实验室环境之外进行检测，并在不到1小时内提供检测结果，但这些技术仍然依赖于设备。因此，设备和试剂盒供不应求，特别是对于实验室基础设施薄弱或稀缺的国家。分子检测的另一个局限是试剂和供应品的全球竞争，严重减缓了检测能力，尤其是在资源受限的环境。这些限制的后果包括在个体层面，以病例管理或隔离为目的，以及在人口层面，以监测和应对为目的，在确认或排除SARS-CoV-2感染方面的持续限制和延长时间。

分子检测本质上很难扩大规模。有人建议将样本集中起来进行分子检测，这是一种提高每天检测样本数量且具有成本效益的方法。虽然汇集可能对大规模调查有用，但对于个人检测，由于汇集过程中的样本稀释，存在假阴性结果的风险。此外，将大量样品分批处理，然后对阳性单个样品进行测试，会导致延迟发回测试结果。这些局限性表明除了分子测定外，还需要考虑周全的选择。另一种可以缓解分子检测造成瓶颈的检测方法是抗原检测。抗原检测可通过检测各种样本类型中的SARS-CoV-2表面蛋白，用于诊断COVID-19活动性感染[3]。抗原检测应用形式大多为一次性使用、侧向流动、抗原快速检测（Ag-RDT），可以使用小型便携式设备进行视觉读取或处理和读取。这两种处理、结果判读方法都可以在实验室外完成，并在15-20分钟内提供结果。对于大规模部署，可以更快、更便宜地大量生产这些快速检测产品。

然而，关于快速诊断测试性能的信息很少，尤其是在中低收入国家。近期有关于抗原快速检测的一项诊断准确性研究，以评估与金标准SARS-CoV-2   PCR和ELISA相比，快速抗原和抗体检测的性能特征。该研究同时还评估了结合快速诊断测试以识别有症状和无症状SARS-CoV-2感染的算法，这些算法可用于中低收入国家和其他资源有限的地区。

一、抗原检测准确性与检测结果报告时间

检测是应对大流行病的关键工具，可在有症状的人群中识别和确认COVID-19，使他们能够得到适当护理和遵循自我隔离等公共卫生措施，并且可以及时地实施接触者追踪。在人群层面，检测的目标是识别具有传染性和传播风险的人群。COVID-19患者感染期的研究表明，可以在症状出现后的前8天内从患者身上培养出病毒[4-6]，即可在症状出现后的前5-7天内使用Ag-RDT。Ag-RDTs可能不像分子检测那样准确，但就可用性和易用性而言，它们更容易获得，并可扩大用于实验室环境之外的检测，包括必要时的频繁重复检测。建模研究表明，在15-20分钟内获得结果和测试频率比灵敏度更重要[7]。

FIND对Ag-RDTs进行的独立评估表明，它们在不同国家的表现不同，这取决于评估小组的组成和用于评估标本中的病毒载量[1]。COVID-19患者在出现症状后2-3周内可保持RNA（核酸）阳性，但在症状出现后7-8天检测不到抗原，这与COVID-19患者的感染期一致[8]。在感染期过后，分子检测呈阳性的持续时间可能会影响基本工作人员的重返工作岗位，特别是在卫生保健工作人员短缺的国家。

检测在大流行应对中发挥的另一个重要作用是识别没有感染COVID-19的人，以便他们能够旅行、返回学校、工作和参加大规模集会。Ag-RDTs的广泛可用性和快速结果时间提供了在社区环境中有效检测大量人群的希望，以确保恢复活动的安全环境，这对社会、教育和经济原因是重要的。仔细考虑从检测结果和估计的感染率计算出的阳性预测值（positive  predictive value，PPV）和阴性预测值（negative predictive  value，NPV），对于权衡假阳性和假阴性结果的风险和后果至关重要，并有助于指导进一步缓解疫情策略的决策。

二、抗原快速检测策略

1. 患者感染后出现症状不同时段灵敏度：在《柳叶刀传染病》（The  Lancet Infectious Diseases）杂志上，Yap  Boum和他的同事让我们看到了合理地使用检测方法可能带来的结果。Boum及其同事介绍了在出现症状后的第一、第二和第三周期间，对有症状的COVID-19患者以及自愿接受检测或与COVID-19病例接触的无症状患者进行的PCR、基于抗原和基于抗体的快速检测的结果[9]。

以抗原为基础的快速诊断试验在症状出现后7天的灵敏度为80.0%（95%CI：71.0，88.0），在症状出现后第2周的灵敏度为76.0%（95%CI：59.0，88.0），在第3周时灵敏度降至19.0%（95%CI：6.0，38.0）。相反，基于抗体的快速诊断试验的敏感性随病程的延长而增加，从第1周的26.8%（95%CI：18.3，36.8）增加到症状出现后14天的76.4%（95%CI：70.1，82.0）。为了提高对有症状个体的病例检测，该研究利用数据评估了一种结合使用抗原快速检测和在抗原快速检测中阴性样本的PCR确认的诊断算法。在第一周，其中60%的症状患者经PCR检测阳性，54%的症状患者经抗原快速检测诊断阳性。这种方法的优点是:它不仅是高灵敏度的（在出现症状后几天0-7，94%），在15分钟内为大多数患者提供结果,而且节约成本,减少了使用PCR检测成本近50%（如果抗原快速检测可以检测到该人群中54%的感染者，那么与使用PCR相比，只需要对其余46%的抗原检测呈阴性的人进行PCR检测，这将节省近50%的成本）。然而，在症状出现后的第一周，尽管使用基于抗原的快速检测提高了病例检测的敏感性，但它受到低特异性的限制，这意味着需要PCR确认的大量假阳性样本。因此，时间就是一切：这种诊断算法降低的成本和更快的周转时间应该促使决策者鼓励人们更早地进行检测。早期诊断和隔离COVID-19患者以阻断传播仍然是大流行控制的关键策略。

2. 卫生保健工作者和确诊病例的接触者：与一般人群相比，检测呈阳性可能性较高的下一个群体是卫生保健工作者和护理老年患者的护理人员、急救人员和确诊病例的接触者，特别是其家庭成员。这一群体有感染COVID-19并将疾病传播给接受治疗的人的风险。该组Ag-RDTs的目的是筛查无症状SARS-CoV-2感染，对结果呈阳性的患者进行隔离，阻止疾病传播并给予适当治疗。研究表明，有症状和无症状的个体的病毒载量在Ag-RDTs的检测范围内[10, 11]。

预计在卫生保健工作者和确诊病例的接触者中检测阳性的可能性为5-10%，那么假阴性结果将不会是一个问题。WHO建议的最低检测特异性为97%，PPV为63-83%，这将导致不可接受的假阳性结果数量。对于这一人群，要达到90%以上的可接受PPV，检测特异性需要超过98%。在这种情况下，缓解策略将是考虑使用两步检测算法，即使用一种高灵敏度的检测进行初步筛查，然后用分子检测或另一种特异性更高的Ag-RDT来确认Ag-RDT阳性结果。在喀麦隆，Boum已在对无症状和有症状患者进行检测时实施了一项使用双检测诊断算法并纳入快速检测的战略，以减少延误。对于基于抗原的检测算法，首先使用Ag-RDT对有症状的个体筛查SARS-CoV-2抗原。分子检测用于所有阴性的Ag-RDT样品。如果Ag-RDT或分子检测结果呈阳性，则诊断为SARS-CoV-2感染[8]。

3. 无症状患者：无症状群体中检测呈阳性的可能性很低（可能为1-2.5%），除非他们位于COVID-19爆发区[12-14]。具有80%灵敏度和97%灵敏度的Ag-RDT将导致99-100%的NPV，这意味着大多数检测为阴性的人可能是真阴性。对于无症状人群的筛查，基于Ag-RDT的有效性取决于检测目的和待筛查人群中COVID-19的流行程度。对于那些可以返回学校、工作、参加群众集会或旅行的人，基于Ag-RDT具有较高的阴性预测值是很重要的，以便那些检测阴性的人是真正的阴性[15]。在无症状的参与者中，50.7%（95%CI42.2-59.1）通过基于抗体的快速诊断测试呈阳性，37.0%（27.0-48.0）通过基于抗原的快速诊断测试呈阳性诊断测试。在症状出现后的前7天内，在有症状的患者中，基于抗原的快速诊断测试的灵敏度为80.0%（71.0-88.0），但基于抗体的快速诊断测试的灵敏度仅为26.8%（18.3-36.8）。抗体快速检测灵敏度提高至76.4%（70.1-82.0）症状出现后14天。

对于无症状人群的筛查，基于抗原的快速检测的有效性取决于检测目的和待筛查人群中COVID-19的流行程度。对于那些可以返回学校、工作、参加群众集会或旅行的人，更为重要的是，基于抗原的快速检测具有较高的阴性预测值，从而使那些检测阴性的人真正为阴性。例如，在Boum及其同事的研究中，用于病例接触者的病例时发现，被确定为基于抗原的快速检测诊断呈阳性的个人确实感染了SARS-CoV-2，这意味着高阳性预测值。鲍姆和他的同事评估了一种算法，该算法将基于抗原的快速诊断筛查试验与基于抗体的快速诊断筛查试验相结合，对抗原检测呈阴性的人进行快速诊断筛查试验，然后IgM阳性样本进行PCR确认。遗憾的是，该病例发现策略的敏感性仅为34%（95%CI：23.0，44.0），略优于单独PCR，特异性为92.0%（95%CI：88.0，96.0），阳性预测值较低。

最大限度地发挥每种检测类型的优势，并将其结合使用以减轻COVID-19诊断不足和诊断过度风险的诊断算法是大流行控制的重要工具，特别是当我们担心和担忧的变体迅速传播时。由于大多数抗原检测的诊断目标是核衣壳蛋白（nucleocapsid  protein，N蛋白），而且大多数所关注的变异的突变都在刺突蛋白（spike  glycoprotein，S蛋白）上，各国应毫不犹豫地开展抗原检测。在适当的公共卫生措施和疫苗推出的同时扩大检测，可能有助于我们的生活恢复到某种程度的正常。

三、结论

随着COVID-19大流行的发展，必须优化检测策略。风险缓解策略将有助于确保检测结果足够准确，以在患者层面提供适当的护理，并提供可靠的证据，为中断疾病传播的公共卫生行动提供信息。

鉴于目前不同类型的COVID-19检测方式可用，大多数国家仍在努力满足患者管理和监测的关键检测需求。分子检测和Ag-RDT在大流行应对和病例管理中具有不同但互补的作用。了解在流行范围内的不同人群中使用Ag-RDT的策略，将允许与其他检测同时使用，以提高COVID-19的检测效率。

各国需要权衡快速获得Ag-RDT结果以进行即时和适当的患者管理和公共卫生行动的好处与假阳性和假阴性结果的危害。根据流行病学数据和其他因素，例如年龄人口统计和控制人口跨境流动的能力，每个国家可能有不同的风险收益概况。了解每个人群中感染流行的局限性很重要，需要考虑风险缓解策略，例如两步检测、两步算法，保留分子检测以确认Ag-RDT结果。

参考文献

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注：本文译自The Lancet Infectious Diseases杂志发表的2篇文章，其中一篇为综述和一篇关于新冠抗原快速检测的临床试验的研究论文。供国内同行学习和研究提供资料与借鉴。

作者单位：广州万孚生物技术股份有限公司

通讯作者：何书宇，E-mail: shuyu.he@wondfo.com.cn