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白志华:确定传染源,及时准确的诊断是关键

来源:分析化学 阅读数:298 时间:2020-03-30 13:18:12

这一次新冠疫情,让大家对传染病、对公共卫生防控的求知欲变得空前旺盛。对于新发突发传染病病原的认知,是需要科研工作者需要花时间来研究和论证的。科研工作讲究的是有据可依、循序渐进。因此,我们今天从传染病学的入门级知识传染病三要素说起,来加深对于传染病诊断和防控的理解。

 

传染病三要素是什么?

在传染病学中,三要素也称为传染病流行的三个基本环节,分别是传染源、传播途径和易感人群。

 

1. 传染源是指病原可以在其体内寄居、繁殖并能向外界排出病原的活的生命有机体。一般可分为两种类型:患者和携带者(潜伏期携带者、恢复期携带者、健康携带者又称为隐性感染者),对于某些人兽共患病原体,还应包括患病及携带病原的动物。

 

2. 传播途径,也就是病原由传染源排出后,再侵入其他易感人群或动物的路径。每种传染病都有其特定的传播途径,较常见的有接触传播、消化道、呼吸道传播等。

 

3. 易感人群或易感动物。人类或者动物对病原易感性的高低主要由三方面因素来决定。一是病原的种类和毒力,二是人或动物各自的遗传特征和特异的免疫状态,其次外界环境如气候、卫生条件等也会对人体易感性和病原的传播产生影响。


传染病三要素(来源于网络)

 

传染病的传播离不开三要素,当这三个条件同时存在并且相互联系时,一场传染病便悄然发生了……

 

那么,接下来呢?

 

病原诊断在传染病暴发中扮演怎样的角色?

通常情况下,面对一种新发传染病,我们对其传染源、传播途径和易感人群几乎一无所知。唯一的入手点便是病原诊断。

 

诊断传染病的方法很多,大体可分为两类,即流行病学诊断和实验室诊断。

 

流行病学诊断是在流行病学调查的基础上进行的,主要涉及疫情来源和传播途径的调查等,比如是否去过暴发严重地区,是否与患者有过密切接触,以何种方式接触等等。

 

其次是实验室诊断,在疑似新发传染病暴发时,实验室在第一时间鉴定和诊断病原体,对于病人的及时救治、精准防控措施的制定以及疫苗和药物的研发等都至关重要。

 

同时,影像学诊断技术在辅助判断病变严重程度和病情变化,指导临床治疗中也会发挥重要作用。

 

今天我们着重来谈与科研工作者密切相关的实验室诊断技术。

 

20世纪最早用于病毒鉴定的组织细胞培养技术,到基于抗原抗体特异性反应的酶联免疫吸附实验,再到基于光学、电子显微镜的病原形态观察技术,科研工作者从未停下探索的脚步。但上述技术手段仍存在检测周期长或灵敏度低的缺点,不足以满足临床诊断救治和公共卫生疫情控制的需要。

 

因此,近二十年间,基于分子生物学的分子诊断技术由于其快速、灵敏和特异等优点,在新发传染病病原体检测中被广泛应用。其中,基因芯片、深度测序技术等可对未知或新型病原进行鉴定。在疫情暴发初期寻找鉴定致病因子中发挥了决定性的作用。但是随着疫情规模的不断扩大,对每一份临床样本进行测序比对显然是不现实的。

 

临床一线真正需要的是准确、便捷、快速的检测手段。

 

对于新型冠状病毒的体外诊断,可以有核酸、抗原和抗体诊断等多种类型。


核酸诊断

核酸诊断,就是通过核酸扩增技术(PCR)来实现分子诊断。如果在疑似感染者的痰、鼻咽拭子等呼吸道标本中检测到病毒核酸,就可以说明其感染了病毒。它不仅可以检测活的病原体,还可检出灭活的病原体,只要其核酸未降解。在无法进行病原的分离鉴定时,该技术发挥了巨大作用。

 

目前,在传染病的分子诊断中一般建议采用基于探针法的荧光PCR技术,由于设计的探针仅与特异性扩增产物结合,因此检测的特异性较强。

 

病毒核酸检测常规流程示意图(图片来源于网络)

 

毫无疑问,核酸检测在临床一线的新发突发传染病诊断中发挥了举足轻重的作用,但其仍存在一定的短板。如下呼吸道取样时不仅操作难度大而且对医护人员有较大的传播风险。此外,如果取样质量不佳或取样时间不对,很有可能出现假阴性结果,这也解释了为什么有些患者在进行了多次核酸检测后才最终被确诊。因此仍需要其他检测手段的辅助。

 

抗原诊断

抗原诊断通常是针对病原较为保守的抗原片段制备单克隆抗体,如果疑似感染者血液中存在相关病原,那么就可以与单抗结合,最终通过抗体上的标记物来显示检测结果,有很高的灵敏度。一旦投入使用,将是一线检疫员的得力帮手。然而美中不足的是,单克隆抗体的制备往往需要较长的周期,这也就限制了抗原诊断试剂在疫情初期大施拳脚的机会。

 

抗体诊断

顾名思义,抗体诊断是检测疑似感染者体内是否产生了针对某种病毒的特异性抗体。目的首先是协助临床诊断,其次亦可作为疗效及预后的一个指标。相比于核酸诊断,操作简单、耗时短、敏感是抗体诊断的亮点,不足之处是机体响应病原刺激大约一周后才会出现IgM随后出现IgG因此在检测时间窗口上不如核酸检测广,但可以与PCR试剂盒做交叉验证之用

 

34日,国家卫健委印发新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)中将抗体检测加入方案中,即血清新型冠状病毒特异性IgM抗体和IgG抗体阳性;血清新型冠状病毒特异性IgG抗体由阴性转为阳性或恢复期较急性期4倍及以上升高。

 

抗体检测示意图(图片来源于研发团队)

 

回顾21世纪几次重大突发传染病,最早的SARS病例发生于200211月,并于20031月中旬引起了当地卫生局的关注和初步调查,最终在20033月中旬确定了病原体,2009年的H1N1亚型流感病毒在被鉴定诊断之前,已在墨西哥人群中传播了4个月之久。一方面得益于临床医生和科研工作者的灵敏嗅觉,另一方面也得益于病原诊断技术的不断发展。

 

令人激动的是,中国科学院微生物研究所的科研攻关团队在新型冠状病毒抗体检测试剂盒的研制方面有了很好的进展。

 

新发传染病病原的及时鉴定对于临床救治和控制疫情传播至关重要,新的快速、高通量、高敏感性和高特异性的检测技术正在不断地被研发出来。未来,这些检测技术互相取长补短,一定会进一步提高新型冠状病毒肺炎病例检出率。

 

 

参考文献

1. Chew SK. SARS: how a global epidemic was stopped. Bull WorldHealth Organ. 2007;85(4):324. doi:10.2471/BLT.07.032763

2. Mena I, Nelson MI, Quezada-Monroy F, et al. Origins of the 2009 H1N1influenza pandemic in swine in Mexico. Elife. 2016;5:e16777.Published 2016 Jun 28. doi:10.7554/eLife.16777


来源:中国科学院微生物研究所