抗体测试可以告诉我们谁对COVID-19免疫吗?

2020年5月26日讯 /生物谷BIOON /——随着这种新型冠状病毒在世界各地蔓延，科学家们正急于找到方法来识别那些已经被感染的人--包括那些已经从COVID-19中康复的人。这种想法认为，这些人可能对这种致命病毒有免疫力，理论上可以帮助重启经济，而不必担心再次感染。
这个谜题的一个关键部分是推出所谓的血清学测试，即在一个人的血液中寻找特定的抗体。到目前为止，他们已经被用来估计不同的地区有多少人口感染过SARS-CoV-2，如纽约市和洛杉矶。
但是这些测试是什么，它们真的能帮助识别谁对SARS-CoV-2免疫吗？从他们如何工作到他们告诉我们什么，这里是你需要知道的关于冠状病毒抗体测试的一切。
什么是抗体测试？
在外来入侵者(如SARS-CoV-2)入侵人体后几小时内，免疫系统就会进行一次非特异性攻击，这意味着人体的"总兵"会冲向入侵者。但最终，人体开始释放出大型的Y型分子，这种分子被称为抗体，可以精确地瞄准病毒。抗体像锁和钥匙一样与病毒的特定部分结合。
图片来源：Christoph Burgstedt
抗体测试是用来检测这些分子的。
科罗拉多大学BioFrontiers 研究所和计算机科学系副教授Daniel Larremore说："抗体测试的目的是检验你的免疫系统是否已经看到了冠状病毒，而不是你是否觉得患上了COVID-19。"
抗体测试通常用于检测两种分子中的一种，免疫球蛋白M和免疫球蛋白G。在病原体感染人体几天到一周后，免疫系统会产生少量的免疫球蛋白M，几天到两周后，人体会释放大量的免疫球蛋白G。因为这种免疫反应需要一段时间才能显现出来，所以对于那些新感染COVID-19的人，抗体测试将是阴性的，这就是为什么它们不能用于诊断。
加州大学旧金山分校教授、格莱斯顿研究所免疫学家和病毒学家Melanie Ott博士表示："在感染初期抗体测试无法检测出来，因为抗体只有在感染一段时间后才能产生。"
抗体测试是如何进行的？
有两种类型的抗体测试通常用于检测SARS-CoV-2：侧流式免疫测定法和酶联免疫吸附测定法(ELISA)。两者都使用相同的基本原理：将一个人的血液或血清(血液的液体部分)的样本在一个表面上淋洗，该表面含有可以结合抗体的分子。当抗体与这些目标分子结合时，检测结果会显示出另一种化学反应，比如颜色的改变。
福瑞德·哈金森癌症研究中心病毒学家Jesse Bloom表示："侧流式免疫测定法可以被任何人快速运行--他们本质上类似于一个验孕测试(但使用血液或血清而不是尿)，结果可以通过眼睛快速获取。"
Larremore表示，侧流检测非常容易使用，读取速度也非常快，但它们是不可定制的。另一方面，ELISA测试必须在实验室中进行--它们可能使用管道和平板，需要技术人员进行；结果需要更长的时间才能获取，通常大约2到3小时。
每个抗体测试都选择病毒的特定部分作为目标分子。以SARS-CoV-2为例，大多数测试都集中在病毒用来入侵细胞的刺突蛋白上。一些测试结合刺突蛋白的SI区域，其他的则结合S1的一小部分，称为受体结合域(RBD)，这是一种特定的蛋白质，它附着在人类ACE2受体上进入细胞。RBD可能SARS-CoV-2抗体最特异的部分，因为病毒的其他部分看起来更像其他冠状病毒。
什么使抗体测试有效？
一般来说，我们希望测试既非常敏感又非常特异。敏感意味着该检测能检测到尽可能多的真正感染病毒的人。Bloom和Larremore说，特异性意味着你不会有很多"假阳性"，也就是说不会有很多从未接触过SARS-CoV-2的人被检测出阳性。
假阳性率现在尤其重要。大多数美国人没有接触过SARS-CoV-2，这意味着假阳性结果可能会严重影响结果。例如，如果一项检测是98%的特异性，这意味着如果100人的病毒检测呈阳性，其中的98人确实被感染了，其中2人实际上从未感染过病毒。这在理论上听起来不错，但如果只有1%的人口被感染，那么你可能会发现一个人是真正的阳性，而另外两个人测试阳性不正确。大多数检测呈阳性的人从未被感染。病毒在人群中越罕见，其特异性就越重要。(圣克拉拉县和洛杉矶县最近的抗体测试结果被批评存在这个问题。)
为了确保测试具有良好的特异性和敏感性，制造商应该"校准"测试。这涉及使用来自已被确诊为COVID-19患者的血液或血清样本，并确保这些人的抗体检测结果为阳性的比例很高。另一方面，为了确保测试不会产生很多假阳性结果，你需要测试那些从未接触过COVID-19的人的血液。因为在去年秋天之前，世界上没有人可能接触过这种新型冠状病毒，所以理想情况下，你需要的样本应该是在那之前的样本，而不是太老的样本。
就像杂货店的产品一样，"我们需要新鲜的本地血液样本，"Larremore说。
Larremore说，这样一来，血液样本就会有对其他冠状病毒(如导致普通感冒的病毒)的抗体，这些病毒在这个季节在该地区传播。我们需要确保我们的测试在发现冠状病毒时不会出错。
ELISA测试可以使用当地样本为当地社区进行校准和微调。(不同的冠状病毒可能已经在不同的地区流传，与当地样品测试可以确保您的测试不会因为最常见的冠状病毒而出错)。一项错误的检测可能夸大任何一种估计该病毒流行程度的社区调查的结果。
正如人们所期望的，用于校准测试的样本越多，结果就越好。(Larremore已经建立了一个在线计算器，它可以使用特定测试的校准数据来预测灵敏度和特异性。)
图片来源：Christoph Burgstedt
有了抗体就意味着我免疫了吗？
抗体测试的另一个棘手的部分是，我们不知道它对长期或甚至短期免疫意味着什么。有些人打败COVID-19可能根本不会产生抗体，但这并不意味着他们没有免疫力。例如，4月6日发表在medRxiv预印本数据库(未经同行评审)上的一项研究发现，在中国175名COVID-19患者中，约30%的人(他们往往更年轻)体内的抗体水平很低，但这些人也恢复得很好。身体产生的抗体也有可能与检测结果不同，这意味着你可能有免疫力，但检测结果仍然是阴性。
另一方面，Ott表示有些人可能会产生抗体，但这些抗体在中和病毒方面可能不是很有效。
其他冠状病毒对免疫系统的描述则是喜忧参半。《病毒研究》(Viral Research)杂志2017年的一项研究显示，至少在几年的时间里，人们会产生对更严重的冠状病毒、非典(SARS)和中东呼吸综合征(MERS)的抗体。但哥伦比亚大学在网上发布的一项研究显示，导致普通感冒的冠状病毒菌株可以在一年内再次感染同一个人。这项研究仍在同行评审中。现在说SARS-CoV-2属于哪种情况还为时过早。
"底线是，如果你产生了抗体，你可能就有了某种免疫力。但我们不知道免疫力针对什么，也不知道会持续多久。"
这意味着可靠的抗体测试可以估计有多少人被感染，但它们不能告诉我们这些人是否对这种疾病有免疫力。
目前，市场上充斥着大量的抗体测试。但Ott说，这些结果很难解释，因为我们不知道它们有多可靠。
"科学需要时间来把事情做好，"Ott说。"这种病毒留给我们的时间不多了。但有时匆忙做某事并没有帮助。（生物谷Bioon.com）
参考资料：
【1】Can antibody tests tell if you're immune to COVID-19？
【2】Way more people may have gotten coronavirus than we thought， small antibody study suggests
【3】FDA approves first antibody test in the US to detect the coronavirus
【4】Neutralizing antibody responses to SARS-CoV-2 in a COVID-19 recovered patient cohort and their implications
【5】T-cell immunity of SARS-CoV： Implications for vaccine development against MERS-CoV
【6】Direct observation of repeated infections with endemic  2 coronaviruses（润宝医疗网）