膠體金法檢測新型冠狀病毒
最近幾個公司和部門都宣傳開發了可以快速檢測新型冠狀病毒感染的試劑盒,在此不評價其特異性和靈敏度,只是探討一下背后的原理。
一種是類似現在在流感病毒檢測中常見的膠體金試紙。
膠體金試紙,實際上就是用一種膠體形式的金標記生物大分子,并在PVC材質的試紙固定,留上加樣孔,設上檢測線和質量控制線,這樣樣品在加樣孔加上之后,再滴加幾滴液體介質,讓液流向試紙另一端的吸水墊進行流動,試紙上進行層析,一般10~15分鐘,等試紙上的免疫反應發生之后,就可以看到膠體金聚集的位置上有沒有紅色條帶出現,肉眼可見的,這樣就知道檢測結果了。
目前新型冠狀病毒上已經宣傳報道的有兩種膠體金試紙,一種是是檢測新型冠狀病毒的抗原。
這種方法利用的是雙抗體夾心法,也就是針對同一種抗原,試紙上有兩種抗體存在,不過在試紙不同的位置上。而膠體金標記的抗體是其中一種 針對抗原的抗體,在試紙的結合墊上。
比如咽拭子、鼻拭子、肺泡灌洗液的樣本滴上加樣孔之后,再滴加幾滴流動介質,臨床樣本里假如有特異性的病毒抗原,這時候就會被結合墊上的金標抗體所識別,形成抗原抗體復合物。這時候繼續往吸水墊方向流動,在檢測線上,有另一種針對抗原的抗體,這個抗體識別的抗原表位和金標抗體是不一樣的,所以同一個抗原能夠同時被這兩種抗體所識別。這時候金標抗體就會在檢測線處被截留一部分,這樣就在檢測線上顯色了。
當然,金標抗體的量肯定是富余的,所以不會只在檢測線處被截留,還會繼續往吸水墊方向流動,這時候就有一條質控線。線上面有的是專門針對金標抗體的抗體(也就是抗-抗體,本質是一種抗體,但是它識別的抗原對象也是一種抗體)。因為質控線識別金標抗體的能力是非常強的,所以這條線就一定會顯色,這也是質控的道理,如果這條線沒有顯色,那么這次檢測結果是無效的。
所以,陰陽性的判斷就很簡單了,兩條線都顯色——陽性;只有質控線顯色——陰性;這兩種情況之外的都是無效實驗。
上面介紹的是檢測抗原的 雙抗體夾心法,另外一種是檢測患者血液里特異性針對新型冠狀病毒的IgM抗體。這種就是IgM捕捉法的膠體金試紙。
首先要了解人體抗體應答的規律——
人體在接觸外來抗原的時候,最早產生的抗體是IgM(Ig就是Immunoglobulin/免疫球蛋白的意思),但是也需要是機體感受病原刺激大約一周以后才出現,所以在檢測時間窗口上來說,不如核酸檢測來的快。
IgM實際上就是B淋巴細胞表面的B細胞受體(BCR)的分泌形式,這是在人體發育成熟的過程中預先備好的巡邏兵,但是相當于是新兵蛋子,還沒真正見過敵人。IgM在識別抗原以后,產生這些IgM的B細胞會進入淋巴結,在這里被已經分析好敵情的抗原提呈細胞APC(主要是樹突狀細胞DC)和輔助性T淋巴細胞的幫助訓練下,殺敵本領有的質的飛躍,B細胞自己也有了覺悟,出現了進化,相當于Civ里一級戰士變成了6級戰士,進化的結果就是從B細胞分化為漿細胞,漿細胞可以大量分泌抗體,而且這些抗體的親和力比IgM會高很多,這就是IgG。IgG會在機體內存在很長時間,有的甚至可以存在幾十年。但是IgM只在病原體剛來的時候會出現,持續時間大約一周,所以,可以用IgM來反應機體是不是處于急性感染狀態。
在了解機體抗體應答規律之后,我們就知道了,如果能檢測到人體血液里存在針對新型冠狀病毒的IgM抗體,那么就可以下臨床診斷了。
那IgM捕捉法的膠體金試紙的原理也就很好理解了。
試紙的布局還是一樣的,只不過每一處的東西不一樣了——
樣品墊上滴加的是血液樣本(血清),這里面可能有針對新型冠狀病毒的IgM抗體,在結合墊處預留的金標的抗原,而不是金標的抗體。這個抗原就是新型冠狀病毒的一個蛋白(體外重組表達出來的)。這樣IgM就會結合這個抗原,并且把膠體金帶上了。檢測線的位置放的是針對人IgM的抗體,這樣,如果血液樣本里有IgM,就會被這個地方的抗體截留一部分,但是如果這些IgM不能識別結合墊處的金標冠狀病毒抗原,那么檢測線也不會顯色。所以這是檢測線的原理。
對于質控線來說,這里留的是針對結合墊處的金標抗原的實驗室制備的抗體,所以,不管樣本里有沒有特異性的IgM,只要加了流動介質,結合墊處的金標抗原都會被這個地方所捕獲,也就是質控線一定會顯色。 那這個質控就和上面一樣簡單了,大約15分鐘,就能根據兩條線的顯色情況下判斷了。
原理介紹完了,膠體金的最大優點就是快速,方便。
但是缺點也很明顯——通量不高,另外試紙的準確性高度依賴于抗體的特異性,如果抗體質量不好,那很容易有交叉反應,造成誤判。另外,IgM產生的時間要晚于病毒復制的時間,所以檢測窗口也不如核酸檢測。