<p>拿一根長長的棉花棒戳進鼻腔，抹幾下再將棉花棒拿出後，將沾有檢體的棉花棒放進快篩試劑，十幾分鐘後就能知道自己是否確診。以上這個畫面，相信許多人都不陌生，在不久前COVID-19於全球大流行之際，幾乎是我們的日常生活。</p>
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<p>但你可曾想過，為什麼要使用快篩試劑？它的檢驗結果真的準確嗎？既然有更精確的檢測方法，為什麼不直接到醫院做診斷呢？在分秒必爭的大流行疾病時，為何開發快篩試劑，是防疫政策上非常重要且關鍵的環節？</p>
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<p><span style="font-size: 20px;"><strong>三大檢驗病毒方式，差別在哪裡？</strong></span></p>
<p>首先，病毒診斷方式除了繁複耗時且一般實驗室無法執行的病毒培養法之外，主要分為3種：核酸檢測法、抗原檢測法、血清抗體檢測法。在了解3種診斷方式的差別前，必須先知道「抗原」是引發免疫反應的物質，如新冠病毒的棘突蛋白、細菌的外毒素或癌細胞表面的蛋白質；「抗體」則是身體為對抗這些抗原而產生的免疫蛋白，兩者間具有專一配對的特性，類似鎖和鑰匙的關係。</p>
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<p>以新冠病毒為例，當被病毒感染之後，病毒會在人體內大量複製核酸、製造蛋白抗原，以合成新的病毒，這時收集患者的呼吸道樣本（如痰液或咽喉拭子），就能檢測是否有病毒顆粒的核酸或蛋白抗原存在，前者為「核酸檢測法」，後者為「抗原檢測法」。</p>
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<p>病毒可分為DNA病毒或RNA病毒，「核酸檢測法」是利用聚合酶連鎖反應(PCR)或反轉錄聚合酶連鎖反應（RT-PCR）來擴增病毒的DNA或RNA片段，進一步放大病毒訊號，再檢測病毒是否存在。這種方法精準度超過90％，但需要專業儀器和人員操作，整個過程耗時約30分鐘至4小時，甚至更長的時間，這也限制了核酸檢測的普及性，並非每間醫院診所都能進行此類檢測。新冠病毒是一種RNA病毒，所以採用的檢測方式是RT-PCR檢測法。</p>
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<p>相較之下，使用「抗原檢測法」作為篩檢工具，可以比較快速、方便、且大規模找出感染者。正如前面所述，病毒表面的棘蛋白是會引起身體免疫反應的抗原（如同鎖），而抗原快篩試劑上有針對這些病毒棘蛋白所設計的抗體（如同鑰匙），可以識別和捕捉病毒的抗原，顯現陽性反應。快篩試劑雖然能在15分鐘內提供診斷結果，但在感染初期，由於體內病毒量較少，可能會導致偽陰性。此外，如果試劑的專一性比較不足，可能會與非新冠病毒的其它蛋白質發生交互反應，從而產生偽陽性結果。</p>
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<p>「血清抗體檢測法」則是通過檢測血液中的抗體來判斷是否曾感染病毒，因為只有在病人體內開始產生抗體後才能檢測到，適合在感染中後期進行。血清抗體檢測與抗原檢測的原理類似，但檢測的是血液中的IgM和IgG抗體。當人體初次感染病毒時，IgM抗體會在1至2週內出現，並逐漸減少。隨後，IgG抗體生成，這種抗體比IgM更強大且具持久保護性，能在體內停留數月之久。</p>
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<p>根據抗體檢測的結果，如果僅IgM呈陽性，表示感染處於初期；若IgG呈陽性，則顯示感染後期或恢復期；若兩者皆呈陽性，則表示感染處於活躍中期。通過檢測血清中的抗體，可以判斷個案是否曾經感染以及感染時間，這對疫情調查和追溯感染源非常有幫助，特別是在無症狀感染者的追蹤中。</p>
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<div class="jsx-3968805167 relative overflow-hidden"><img decoding="async" class="jsx-3968805167" src="https://www.charmingscitech.nat.gov.tw/backend/wp-content/uploads/2024/09/7-1_670x1024.jpg" /></p>
<div class="jsx-3968805167 absolute w-full left-0 bottom-0 p-4 text-white text-[13px]" style="background: rgba(0, 0, 0, 0.66); display: block; line-height: normal;">病毒診斷方式主要分為3種：核酸檢測法、抗原檢測法、血清抗體檢測法。</div>
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<p><strong><span style="font-size: 20px;">快篩試劑到底準不準？靈敏性與專一性是兩大關鍵</span></strong></p>
<p>不只是COVID19時期，就連每年秋冬流感病毒盛行時，也常常會使用快篩試劑來診斷是否得到流感。</p>
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<p>快篩試劑的重要性在於出現大規模傳染病、醫院檢驗科累積大量等待確認的檢體時，可先使用快篩試劑將疑似病患分類，快篩陽性者經由醫師判斷後，直接給予藥物治療，減少等待期演變成中重症的後果。因為，如果此時使用PCR檢測，不只難以防堵疫情，還可能造成確診者在等待檢驗過程中進一步惡化或是傳染其他人。這時，建議快篩陰性患者先居家隔離一段時間，看是否出現其它症狀或是使用居家檢測，如果為陽性，則進一步到醫院做詳細檢驗及治療。此外，針對高風險族群進行快篩，也是在疫情流行區域能快速找出隱藏感染源的方式。</p>
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<p>在快篩試劑的設計上，大多是利用側向流體免疫層析法（Lateral Flow Immunochromatographic assay），試劑結構包含檢體區、膠體金抗體層、硝化纖維膜及吸收區4個區域。</p>
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<p>將患者的呼吸道分泌物檢體於檢驗試劑中反應後滴入檢體層，檢體藉由毛細作用向吸收區流動。在經過膠體金抗體層時，如果檢體內有病毒抗原，會跟膠體金抗體結合，一起流向硝化纖維膜（膠體金又稱奈米金，為一種生物標記技術，可將病毒染成紅色或藍色，方便辨識）。硝化纖維膜有分為T線與C線，若是檢體中有病毒抗原，T測試線上的抗體就會捕捉到抗原，讓T線顯色；之後檢體持續流向C線，C線則能抓住膠體金抗體（無論檢體中是否有病毒），當C線顯色，代表本次測試有效。總結來看，有被病毒感染的人，在T線與C線都會變色，也就是「陽性反應」；沒有被病毒感染的人，只有C線會變色，代表「陰性反應」。</p>
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<p>由此可知，快篩試劑研發的困難之處，在於要如何找出可結合該病毒的特異性抗體，其中牽涉到靈敏性（sensitivity）及專一性（specificity），也就是「快篩試劑到底準不準」的關鍵。</p>
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<div class="jsx-3968805167 relative overflow-hidden"><img decoding="async" class="jsx-3968805167" src="https://www.charmingscitech.nat.gov.tw/backend/wp-content/uploads/2024/09/7-2_670x1250.jpg" /></p>
<div class="jsx-3968805167 absolute w-full left-0 bottom-0 p-4 text-white text-[13px]" style="background: rgba(0, 0, 0, 0.66); display: block; line-height: normal;">快篩試劑大多是利用側向流體免疫層析法。（圖片繪製：黃宜稜）</div>
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<p><span style="font-size: 20px;"><strong>產官學界動員，臺灣快篩試劑登上國際版面</strong></span></p>
<p>當COVID-19疫情爆發初期，臺大醫學檢驗暨生物技術學系教授兼臺大醫院檢驗醫學部副主任張淑媛帶領臺大P3實驗室團隊，在2020年1月30日從確診病例的檢體中成功分離出新冠病毒，讓臺灣成為全球第四個完成此項任務的國家。</p>
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<p>不過，張淑媛教授當時受訪時指出，要培養出病毒其實並不簡單，要先將病人檢體種在適當的細胞株，再觀察細胞是否有病變，當時沒有人知道新冠病毒長怎樣，得花上不少時間反覆觀察。此外，還要嘗試調節細胞株種類與培養條件，才能找出讓病毒可以生長良好的配方。因為有活的病毒，才能做後續病毒致病性分析，或是抗病毒藥物、疫苗、快篩試劑的研發。</p>
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<p>而在新冠病毒基因序列公布後，國家衛生研究院發現，當年在SARS期間研發的單株抗體，不僅能辨識SARS病毒棘蛋白的抗原序列，這個序列竟又與新冠病毒一致，且在活體病毒辨識上的敏感性與專一性都很強，因此能省去篩選抗體的過程，為快篩試劑的研發做出貢獻。</p>
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<p>在此同時，中央研究院基因體研究中心楊安綏博士團隊也宣布，在短短19天內找到可應用於快篩試劑的關鍵病毒抗體。楊安綏博士當時指出，通過實驗室專利的「合成抗體庫技術平台」，可讓研究人員快速篩選出能辨識新冠病毒的抗體，最後才合成出一株具有極佳專一辨識性的單株抗體。</p>
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<p>這株抗體可辨識新型冠狀病毒之核衣殼（nucleocapsid）蛋白，但不會對SARS-CoV、MERS-CoV等病毒，或是其它造成一般感冒的冠狀病毒之核衣殼蛋白產生交叉反應。之後，再透過基因工程使抗體CDR區域（為抗原與抗體結合的部位）突變修正，增加靈敏性。與傳統需要動物免疫的抗體開發方式不同，合成抗體庫完全依賴大腸桿菌系統操作，不僅縮短了時間、降低了成本，對環境的影響也更小。此項技術也在《自然 生物科技》期刊（Nature Biotechnology）上刊登。</p>
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<p>隨著這次COVID-19期間，全臺產官學界紛紛動員為快篩試劑的研發做出貢獻。未來如果能持續整備與擴充這些資源與平台，當未來再度面臨新興傳染病流行時，臺灣的研發與應用的速度和效能將能顯著提升，迅速帶來解決方案。</p>
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<p>（客座總編輯｜國立臺灣大學副校長 張上淳教授；研究顧問團隊｜國立臺灣大學醫學檢驗暨生物技術學系張淑媛教授；責任編輯｜曹盛威、趙筱文）</p>
