SARS-CoV-2的快速诊断测试

Paul K. Drain博士

一名患有2型糖尿病的38岁女性在得知3天前与她在室内婚礼上有密切接触的人检测出严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）呈阳性后，进行了远程医疗访问。这位妇女报告说，她没有症状，大约9个月前接受了第二次SARS-CoV-2疫苗接种，但没有接受强化疫苗接种。她和丈夫一起参加了婚礼，丈夫也接种了两次疫苗，还有两个未接种疫苗的孩子，他们分别是5岁和8岁。她丈夫在约见她的前一天晚上有轻微的鼻塞和咳嗽。她之前曾购买过获得食品和药物管理局紧急使用授权的快速诊断试剂，用于家庭SARS-CoV-2测试，并怀疑使用这些测试是否合适。你有什么建议？

临床问题

据世界卫生组织（WHO）报告，约有3亿例确诊的严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）感染病例和550万例死于Covid-19。 SARS-CoV-2检测对鉴别COVID-19病例、减少传播和告知公众健康感染控制措施至关重要。Covid-19的诊断和治疗，但在不充分的社区中，对诊断测试的访问有限，COVID-19数据不完整地报告给WHO，意味着官方数字虽然惊人，但可能是COVID-19流行病总感染和死亡的一小部分。

在全球范围内，临床实验室对SARS-CoV-2进行了约30亿次分子诊断试剂。美国进行了超过6亿次测试（每人2.0次测试），这在绝对值上比任何其他国家都要多，尽管中国尚未报告完整的测试数据。然而，包括英国、丹麦和奥地利在内的整个欧洲的总人均检测率较高（人均检测率分别为4.8、8.2和12.3次）。高通量核酸扩增试验（nucleic acid amplification tests，NAAT）的实施在技术上具有挑战性、劳动密集型、依赖于高效的样本运输和报告系统，且成本高昂，所有这些都导致了不公平的检测机会。

在过去几十年中，快速诊断测试（rapid diagnostic tests，RDT），如检测人类绒毛膜促性腺激素的尿液试验和检测人类免疫缺陷病毒的试验，在医疗机构以及高资源和低资源环境中得到了越来越多的应用。这些测试促进了诊断和治疗，减少了对实验室基础设施的依赖。在Covid-19大流行早期，国家卫生研究院和其他资助机构开始支持新的诊断测试的研究和开发，诊断公司优先生产基于SARS-CoV-2的分子和抗原的RDTs。

用于检测SARS-CoV-2的1000多种基于分子和抗原的免疫分析测试，包括至少400种RDT，目前已在全球上市。RDT在欧洲广泛用于超市购买，但在美国和中低收入国家更难获得。2021年12月，拜登政府宣布计划在购买5亿个家庭用快速测试，2022年1月开始交付，并继续使用国防生产法来增加实验室和快速诊断测试。尽管SARS-CoV-2的RDT目前供不应求，但预计它们将在临床、社区和家庭环境中更广泛地使用，并且越来越需要了解它们的临床适应症和解释。

战略和证据

临床病程与诊断测试

Covid-19的病理生理学、COVID-19的临床病程和宿主的免疫应答为诊断试剂策略提供了基础（图1）。SARS-CoV-2主要是呼吸道病原体，主要通过吸入小液滴和气溶胶传播。新的病毒变体，包括B.1.617.2（delta）变体，具有比原始D614G病毒更高的传染性，导致在人群中传播更快，但它们具有相同的感染和疾病病理生理学。世卫组织最近将B.1.1.529（omicron）变异体列为第六个“令人关注的变异体”，现有证据表明它比以前的变异体更具传染性，但毒力更低。

Covid-19的症状（表1）在暴露后2至14天出现，感染后平均5至6天发病。大多数Covid-19患者在家中都有轻微到中度症状，但有些人，尤其是老年人或未接种疫苗的成年人和那些有潜在的医疗条件或免疫力低下的人，可能会有严重的疾病。SARS-CoV-2也不会引起症状或COVID-19，无症状者可导致病毒传播。体液免疫在初次接种后减弱，但加强免疫已被证明可降低不良后果的发生率。未接种疫苗的成年人的病毒载量水平和清除率可能相似，未接受过增强免疫的成人与接受过疫苗接种的人相比，COVID-19相关的住院或死亡风险更高。

世卫组织和疾病控制和预防中心（CDC）推荐的诊断性SARS-CoV-2检测的三种常见适应症的感染前检测概率从高到低不等（图2）。首先，任何Covid-19患者，无论接种情况如何，都应接受SARS-COV-2的检测。第二，与已知或可能感染SARS-CoV-2的人有密切接触的无症状者，无论其接种情况如何，都应接受诊断测试。未接种疫苗或在过去6个月内未接受疫苗加强剂的人比完全接种疫苗的人有更高的感染前测试概率，而其他人的感染前测试概率较低或中等。第三，应该考虑在无症状的人群中进行检测，这些人群的传播风险很高，比如在飞机上或在体育赛事上。计划在群体环境中的人也可以考虑使用RDT，即使他们可能有较低的感染前测试概率；该测试应尽可能在接近采集时间时进行。

急性SARS-CoV-2感染的诊断检测可以通过分子核酸扩增测试或基于抗原的检测来进行，两者都可以作为RDT提供。分子核酸扩增测试检测病毒基因靶标的存在，包括N、S和E基因以及开放阅读框1ab（ORF 1ab）。逆转录酶-聚合酶链反应（RT-PCR）检测是全球应用最广泛的SARS-CoV-2 核酸扩增测试诊断方法。基于抗原的检测，也称为免疫分析，检测表面蛋白的结构域，包括SARS-CoV-2特异性的核衣壳、棘突和受体结合结构域。尽管这两种技术都具有高度特异性，但核酸扩增测试通常比基于抗原的检测更敏感，因为它们可以扩增目标基因组序列。检测SARS-CoV-2宿主IgG或IgM抗体的试验不应用于诊断急性感染。

诊断性SARS-CoV-2检测的临床表现超出了病原体靶点，如病毒蛋白和RNA，并包括临床特征（例如，患者的病毒载量和暴露或症状出现后的时间），操作测试属性（例如，样本类型、拭子技术、运输条件和实验室技术）和分析测试属性（例如，样品制备和信号放大）。虽然核酸扩增测试高度敏感和准确，但在感染后数周至数月内仍能保持阳性。病毒培养研究表明，SARS-CoV-2可能在症状出现后仅能复制10至14天，因此核酸扩增测试可能检测到残余病毒病毒RNA早已过了恢复具有复制能力的病毒的时期。相反，基于抗原的检测在症状出现后的5至12天内保持阳性，在病毒载量高的人群中表现更好，这与疾病的严重程度和死亡相关。因此，基于抗原的检测可能比分子检测与具有复制能力的新型冠状病毒更相关，并可能提供关于潜在可传播性的信息。

急性SARS-CoV-2感染的RDT

美国食品和药物管理局（FDA）和世卫组织（WHO）各自进行了快速审查，以加快对SARS-CoV-2诊断试剂的临时批准。截至2021年12月，FDA已批准急诊科使用授权（EUA）状态28个RDTs用于诊断急性SARS-COV-2感染，并预期更多的FDA-授权测试。在欧盟，140多家不同的公司已将基于抗原的RDT登记在“通用清单”上，以供批准使用。具有EUA状态的分子和基于抗原的RDT具有不同的病原体靶点、检测方法、获取样本的抽吸位置、使用适应症和性能特征（见补充附录中的表S1，可在NEJM.org上获得本文全文）。

为了使RDT获得FDA、WHO和欧盟监管机构的临时批准，与基于实验室的RT-PCR检测的参考标准相比，RDT必须具有至少80%的敏感性（阳性一致性百分比）和98%的特异性（阴性一致性百分比），尽管世卫组织已考虑到97%或更高的特异性。FDA的批准也是基于一项前瞻性队列研究，该研究涉及至少30名SARS-CoV-2感染者和30名非SARS-CoV-2感染者。欧盟EUA基于性能数据，可通过前瞻性临床研究或回顾性体外实验室试验获得。监管机构要求监测和报告病毒变体的测试性能，尽管这些要求没有得到很好的执行；它们不需要对每个试验制造商提供的临床验证数据进行独立验证。

对于用于低复杂度设置的几种分子RDT，FDA已向EUA颁发了美国临床实验室改进法案（ Clinical Laboratory Improvement Amendments，CLIA）豁免证书（可由社区卫生中心、疗养院、学校、教堂和其他采集标本和进行检测的场所获得）。其中一些RDT也被批准在家中使用。这些分子RDT使用RT-PCR、环介导等温扩增或缺口酶辅助扩增检测SARS-CoV-2的病毒RNA，可在13至55分钟内提供结果。所有的分子RDT都被批准用于有症状的人，少数也被批准用于筛查无症状的人。

类似地，许多基于抗原的RDT已获得FDA EUA状态，用于已获得CLIA豁免的环境或家庭使用。这些基于抗原的RDT是使用SARS-CoV-2特异性抗体结合病毒蛋白（主要是核衣壳）并产生视觉或荧光信号的免疫分析。大多数是硝化纤维素膜上的横向流动分析，而其他则涉及使用薄微流控测试条、磁珠或免疫荧光读数来增强蛋白质捕获和检测。所有基于抗原的RDT都被批准用于有症状的患者，并在10到30分钟内提供结果。其中一些具有EUA状态，用于筛查无症状人员；这些试验中的大多数拟在3天内使用两次，尽管少数具有检测无症状感染的高灵敏度的试验被批准在不进行系列试验的情况下使用。

尽管直接比较研究有限且通常具有回顾性，但与实验室RT-PCR检测的参考标准相比，基于抗原的RDT的敏感性低于分子RDT，尤其是在病毒载量低或无复制竞争性病毒的人群中。然而，当病毒载量较高（即低RT-PCR周期阈值）时，基于抗原的RDT可在疾病过程早期（症状出现后5至7天内）检测到感染；这些高病毒载量是大多数传播的原因。研究表明，当使用各种基于抗原的RDT筛查无症状患者时，临床准确性（敏感性，36-82%；特异性，约98-100%）不同程度。

尽管基于家庭的RDT扩大了测试的使用范围，但与未经培训的人员相比，由经过培训的医疗服务提供者进行测试更为准确。在家进行测试的人员应仔细遵守测试套件说明。

测试和筛选结果的解释

SARS-CoV-2检测和筛查中RDT的正确解释取决于临床指征和感染的预测试概率（图2）。在具有中度至Covid-19的人中，包括症状性人和与COVID-19患者有密切接触的无症状者，阳性RDT表明证实的SARS-COV-2感染。然而，RDT可能有假阴性结果，在临床高度怀疑或症状恶化的情况下，以及在无症状人群的连续筛查中，应考虑重复检测。初次检测后2天第二次RDT阴性或实验室核酸扩增测试阴性将有助于排除SARS-CoV-2感染。所有有症状的人和没有完全接种疫苗的无症状的人，以及接触过受感染接触者的人，在等待检测结果时应进行隔离。尽管CDC对“全面疫苗接种”的标准定义是在两剂疫苗系列的第二剂疫苗接种后2周，但许多专家（包括本文作者）建议，该定义应包括有资格接受一剂疫苗的人的强化疫苗接种。

在感染前测试概率较低的人群中（例如，没有已知SARS-CoV-2暴露的无症状人群），单一阴性RDT可确保不太可能感染SARS-CoV-2。然而，鉴于不完全特异性，RDT阳性可能表明假阳性结果。如果临床怀疑或Covid-19在人群中流行，则应进行重复试验。第二次RDT阳性或实验室核酸扩增测试阳性将证实SARS-CoV-2感染。所有可能接触或已知接触的无症状人员（接种或未接种）应监测症状14天。

在接触SARS-CoV-2的人中，由于病毒不会达到足够的病毒载量，因此在接触SARS-CoV-2后的前48小时内进行检测通常是没有用的。最合适的检测时间通常被认为是暴露后5至7天，这是症状和病毒载量的平均峰值。因此，对于单一测试策略，无症状接触者可在接触后5至7天使用RDT。对于两次试验策略，即FDA批准的大多数RDT无症状筛查的适应症，应在阴性试验后2天进行第二次RDT。所有有症状的人都应在症状出现时接受检测，如果检测结果为阴性，如果临床怀疑仍然很高或症状恶化，则应考虑重复检测。对于RDT阳性的感染前测试概率较低的人，应立即进行确认测试。

为了快速检测SARS-CoV-2并减少传播，已经提出并实施了常规系列筛查策略和频繁检测。然而，当SARS-CoV-2的人群流行率较低时，RDT假阳性的概率增加。

不确定领域

RDT的全球生产、交付和实施仍然具有挑战性。由于RDT可能对使用实验室核酸扩增测试受限的人群有最大的好处，因此应为服务不足的人群提供诊断测试，并使其负担得起。为了减少全球和国家在获得检测方面的不平等，需要加强全球协调、简化监管审批和增加资金。

数据缺乏从Covid-19的社区研究或家庭测试的结果，即设计的实施研究，以确定社区或家庭测试的可接受性、准确性和效果。关于将诊断测试纳入常规医疗和外科护理的最佳方式，也缺乏数据。尽管一些RDT在检测主要病毒变体方面表现良好，但大多数基于现场的验证研究是在delta和omicron变体出现之前进行的。新的病毒突变可能直接改变分子RDT检测到的基因组序列，FDA最近就两项预计无法检测omicron变体的分子检测发出警告。由于基于抗原的RDT检测表面蛋白质（主要是核衣壳）上的表位，其性能更依赖于蛋白质结构和确认，而不是单个基因组突变。然而，迫切需要临床研究来评估基于分子和抗原的RDTs的性能，包括基于唾液的试验，检测新出现的变异毒株。还需要进行研究，以评估这些试验在接种疫苗的人（有或没有加强接种疫苗）中突破性感染方面的表现。

图2. SARS-CoV-2快速诊断试验(RDTs)的适应症和算法。美国疾病控制和预防中心将密切接触定义为呆在6英尺以内且不少于15分钟或在24小时以上的人。潜在的高风险传播环境包括飞机、音乐会或体育赛事，以及拥挤或通风不良的室内区域。

指导方针

世卫组织、Covid-19防治中心和欧洲疾病预防控制中心的指南都支持并推荐使用具有与COVID-19一致的症状的RDTs诊断，以及在筛查急性SARS-COV-2感染的高危人群中进行诊断。本文中的建议通常与这些指南一致。基于极低至中等质量的证据，美国传染病学会（IDSA）推荐使用分子RT-PCR RDT或实验室核酸扩增测试，而不是基于抗原的RDT，用于检测有症状的人和筛查无症状的人。然而，IDSA承认，基于抗原的RDT在分子检测既不容易获得也不可行的领域可能有帮助。表2总结了在特定情况下测试和使用RDT的建议指示。

结论和建议

由于Covid-19的患者与3天前发现的CVID-19患者密切接触，因此在该小插图中的女性和她的家庭处于中度风险。所有家庭成员都应接受SARS-CoV-2感染检测。她患有2型糖尿病，这增加了她患严重疾病的风险。如果该妇女及其子女仍然无症状，则在接触后5至7天内进行检测是合适的，并且可以使用已获得FDA EUA状态的RDT对无症状人员进行家庭检测。

目前不建议对接种过两次疫苗并正在等待检测结果的无症状患者进行隔离，但鉴于她未接种疫苗的状态以及关于奥密克戎变体的新数据，我建议她尽量减少与他人的接触。

如果检测结果为阴性，则应在2天内通过另一个家庭检测或实验室核酸扩增测试（取决于可用性）重复检测。建议在接触后2周内密切监测症状，如果出现症状，应进行隔离和重新测试。

Covid-19的丈夫可能有COVID-19的症状。他应该被隔离，并立即接受FDA批准的家庭RDT测试。如果检测结果为阴性，则应考虑进行第二次RDT或实验室核酸扩增测试，尤其是在病情恶化时。儿童返回托儿所或学校应遵循当地法规。

RDT阳性的任何人应联系医疗服务提供商或公共卫生部门报告其感染情况，并讨论任何症状以及治疗、住院治疗或两者兼而有之。根据CDC对检测呈阳性者的建议，无症状者可在检测呈阳性5天后停止隔离，而那些症状正在缓解的患者（以及在未使用解热剂的情况下24小时不发热的患者）可以在阳性检测后5天或症状出现后5天（以较晚者为准）停止隔离。对于这些人，建议在隔离期结束后的5天内在公共场所使用合适的口罩。对于仍有症状或发烧的人，建议隔离10天。像许多其他专家一样，我建议所有人都进行阴性试验，以便在阳性试验后整整10天内安全地停止隔离。应鼓励患者及其丈夫接受强化疫苗接种，并为其子女接种疫苗。

来源：Rapid Diagnostic Testing for SARS-CoV-2.N Engl J Med 2022; 386:264-272DOI: 10.1056/NEJMcp2117115

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