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诊断业之窘

2020-03-24韩璐

21世纪商业评论 2020年3期
关键词:靶标试剂盒试剂

韩璐

疫情洶汹,确诊人数为千万人关注。在关键区域的湖北,诊断标准中途则有调整!

2月初,《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第五版)》发布,国家卫健委将CT影像结果作为诊断标准(只限于湖北省),“疑似病例具有肺炎影像学特征者”,即为临床诊断病例;2月中旬,公布的第六版方案规定,“具有肺炎影像学特征者”,作为疑似病例的判定标准。

湖北将CT临床诊断病例数纳入“确诊”统计后,单日新增新冠肺炎病例一度过万,大大加速了诊断的效率。CT影像技术的深度介入,却使核酸检测技术以及诊断业陷入尴尬。

假阴性感染者频繁出现、检测效率被指低下、试剂质量受质疑,很多人开始质疑核酸检测技术临床应用价值。中国医学科学院院长王辰公开表示,“核酸对于真实病例的检测率不过30%至50%”。

一项成熟的诊断技术,为何在此次疫情中马失前蹄?诊断业缘何陷入20年来的又一次危机?

意外的质疑

诊断方案调整之前,核酸检测是公认的确诊标准。

中国科学院神经学科研究所研究员仇子龙告诉《21CBR》记者,病毒是一种携带遗传信息的微生物,遗传信息的储存形式是核酸,核酸分为DNA和RNA,RNA是遗传信息DNA转变为蛋白质的中间态。

检测到病毒的核酸,就能确认病毒存在。“对于新冠病毒的确认,核酸检测一定是确诊标准,只有在呼吸道分泌物中发现核酸,才能确诊患者。”仇子龙说。

金斯瑞生物科技提供了部分检测试剂,其生命科学总裁邵炜慧表示,区分新型冠状病毒感染和普通感冒,核酸检测是相对快速准确的检测手段,通用的是反转录定量荧光PCR检测法,艾滋病、SARS也以此检测。因为新冠病毒是单链RNA病毒,有一个逆转录过程,将原来的RNA病毒逆转录成为DNA链,就可进行PCR检测。

那么,新病毒出现后,如何开发试剂?

首先要了解病毒,进行全基因组测序,获得基因组序列,以新型冠状病毒为例,试剂公司会将病毒的全基因组序列和人类的全基因组序列等对比,找出其独特序列特征,作为检测的靶向序列。

“病毒基因组一般在3万个碱基左右,和人类30亿个碱基相比,单链RNA病毒基因组不会太大。找到特异性序列后,再根据生物学分析,基于很难改变的生物特性,寻找到合适的参照序列。” 邵炜慧解释,金斯瑞此次交付的试剂,加入了体外合成的阳性参照质粒,作为实际合理性的关键判断原料,可辅助判断结果是否可靠。

“核酸检测不是一项新技术,包括亲子鉴定、核酸提取这类体外诊断,技术成熟,已有数十年商业实践,病毒一旦序列确定,就可提供相应引物探针和对照物。检测时将个体DNA或RNA样本扩增到10的7次方倍,精准度几乎可达到99.999%,这在行业里是共识。”有业内资深人士告诉《21CBR》记者。

日常临床诊断中,核酸检测一直担负结核、乙肝、甲流、艾滋病等多类病毒检测的重任,成熟项目的检测,准确率均可达到90%-95%以上。

据了解,一个完整的体外诊断产业链,合成试剂、诊断方案等产品后,再交付测序以及诊断类公司进行组装成检测盒,进入到临床诊断,供给拥有检测资质的机构使用;其关键在于原材料:试剂。高质量、高标准的试剂制备,直接影响检测方法的可靠性与一致性。

没想到,成熟的老技术,偏偏遇到新问题。张笑春是第一个公开质疑核酸检测准确率的医生。

2月3日,这位身处疫情一线的武汉大学中南医院影像科副主任,在朋友圈高呼“别再迷信核酸检测了”,其截图广为流传,呼吁在武汉疫区,应以CT影像作为筛查的主要依据,给予核酸检测阴性但CT影像阳性的人予以隔离,以防家庭聚集感染,使疫情进一步蔓延。

其后,陆续有感染者多次诊断“假阴”,个别病例经历3-4次核酸测试才确诊。由此,确诊标准的讨论进入公共舆论场。核酸检测技术为什么失灵了?

仓促应战

“核酸检测本来是病原体检测的最好方法,但是疫情情势所迫,只能匆匆上马,投入研究的时间和精力都不够。”上海复星长征医学科学有限公司副总经理杨志军认为,由于疫情十万火急,核酸检测用品不得不仓促上阵,这是一个重要原因。

早在1993年,复星长征即研发了第一款医疗产品PCR乙肝诊断试剂,其后一直专注于试剂研发生产。

从时间周期看,通常一款新试剂,实验室研发阶段要在1年左右,加上临床研究和报批时间,一般需要3年左右。现实是,疫情防控刻不容缓,试剂从研发到生产的时间,不足一个月。

“得到病毒序列后,设计多对引物和探针,进行原材料研究及检验,研发生产工艺和质量检验规程,进行半成品和成品检验,完成三批试剂的初步性能研究,如果加班加点,大概只要一个星期左右。”杨志军说,快速制作试剂固然可以,“然而,本质上只是一个科研试剂盒,不是临床诊断试剂盒”。

应对疫情需要,应急审批下不得不省略很多研究内容,如生产工艺和质检规程的可靠性研究、日间精密度、储存稳定性、运输稳定性、开瓶稳定性、适用样本类型、样本稳定性、阳性判断值研究、临床研究等重要环节。

举例来说,试剂开发过程有一项重要环节,称作“阳性判断值研究”,要用大量已知结果的临床标本,研究合适的阳性判断方法。具体到应急批准的试剂,有单靶标、双靶标、三靶标试剂。“各有各的阳性判断方法,比较三种试剂的阳性判断方法后,会发现明显的冲突。”杨志军说。

比如,单靶标试剂检测ORF1ab基因,只要检测结果阳性,就认为患者感染新型冠状病毒;双靶标试剂一般检测ORF1ab基因和N基因,两个基因同时阳性才能判定为阳性。

如果单靶标试剂是准确的,那么双靶标试剂会造成漏检,因为多了一个限制条件;如果后者是准确的,那么前者存在假阳性,因为少了一个限制条件。

再看三靶标试剂,检测ORF1ab基因、E基因和N基因,说明书上推荐的是ORF1ab基因阳性时,E和N任意一个阳性即可判定阳性,不只与前两种存在差异,且又不同于主管部门的建议——三个基因中任意两个阳性就判断为阳性。

到底哪一种检测试剂、哪一种判断方法与临床实践最吻合,尚无定论。

从研发成本看,通常一款试剂的直接投入在百万元上下,应急试剂的临时性投入,成本则高得多,不只是人员调配,还有大量缺乏临床病例研究下的试验成本。

“我们不完全清楚病毒自身的特性和临床表现,时间紧迫,开发试剂时也无大标本可用,很大程度上,阳性判断方法只能凭经验进行设定,所以,药监局是以临时应急审批的方式批准上市,而不是正式批准。”杨志军解释说,任何产品,生产不难,精准不易,核酸检测试剂更是如此。

由于情况紧急,研发、生产、质量控制的各环节均受限于时间,因此,检测试剂盒的品质很难保证。其实,即便产品好,也不能应对临床诊断的现实问题。

不过,仇子龙认为,检测试剂有质量问题的概率非常低,“核酸检测试剂的生产并不难,基本不会成为检测假阴性率高的原因,或者说只要样本有病毒存在,能获批的试剂盒,影响检测质量的可能性可以忽略。”

操作之困

检测盒的制备,到一线临床运用之间,操作流程隔了几道“门”,均会影响检测准确率。

邵炜慧解释,检测试剂盒的准确程度与实验结果,受到多环节、多因素影响,包括样品病毒浓度、检测操作标准等,比如,病毒浓度过低,逆转录后扩增也达不到检测阈值,检测盒检测不到,就会导致假阴性。

有资深人士向《21CBR》记者解释,造成假阴性结果的原因,矛头不能单一指向核酸检测技术或者质量问题。

“疫情严峻,在核酸检测过程中,匆忙之中,试剂盒的冷链运输、低温存储是否符合各大供应商温度标准?在临床采样过程中,是否有效采到带病毒的体液或者分泌物样本?各大实验室在检测过程中,是否确保了实验室环境满足条件?均是非常重要的变量,这些会影响准确率。”

据了解,整个检测过程要经过样本收集、医院登记、送检、反馈结果等多个步骤,每个步骤是否严格执行,均会作用于最终结果。

以取样为例,就大有学问。

从疾病自然史来说,从病毒入侵、复制直到上呼吸道、下呼吸道相继出现症状,是一个连续过程,取样时患者可能处于某一特定的阶段。从病毒入侵到能够检测出的时间段称为“窗口期”。

杨志军坦言,现在不清楚新型冠状病毒侵入人体的具体途径,只能做出假设。从已发表的资料来看,从上呼吸道出现症状到呼吸窘迫的时间,大概3-7天,中位数是5天。

“一旦出现下呼吸道症状,病毒在上呼吸道样本中的检出率会降低,如仅仅取上呼吸道标本,就容易造成漏检。”杨志军说,目前上呼吸道采样普遍用咽拭子,而从实际经验看,鼻咽拭子的检出效果会更好,至少,从过往甲流检测看,鼻咽拭子相比咽拭子的检出率要高10%-20%。

“新冠病毒专门感染下呼吸道,也就是肺部,肺部细胞感染病变后,产生的黏液和病变组织通过咳嗽的方式,也很难出来。”仇子龙告诉《21CBR》记者,一般患者无法采用肺泡灌洗液的方法,准确吸取肺泡组织附近的样本,只能采取咽喉部棉签刮擦取样,而肺部病变组织却未必能在咽喉处取得到。

单是取样的原因,就可能造成患者出现“假阴性”。

此外,除了取样本身难,对于检测设备和人员都有要求,比如,实验室的设备能不能高负荷运转,配缓冲液的人手够不够?有些样本检测阴性后,是不是要多重取样做复核?这些都影响检测效率。一有瓶颈,就会体现在周转时间长以及一次检出率低,进而影响患者的最终确诊。

即便如此,张笑春仍然公开解释,并未否定核酸检测结果,而是认为其作为检测的最终手段,受到产量、采样方式等限制,武汉等地无法完全依赖核酸检测去筛查病人。

非常时非常法

对一线疫区的医护来说,关键是提高效率,宁错勿漏。

实践中强硬一方主张将CT影像出现问题即确诊,并视作“曹操式”操作,“宁可错杀一千,不能放过一个”。特别是目前一线疫情诊断上,漏诊、误诊现象并不少。也有一方相对稳健,强调完整的流行病学、影像学和病原学同时互补确诊,要证据确凿。

一位资深生物技术研究人员告诉《21CBR》记者,检测界并不认同以CT影像为单独诊断标准的建议,至少不认可大众将CT和核酸检测放在对立面上的做法。

在技术上,核酸检测、CT两者相互印证、双向辅助无疑是最理想的。至少操作上,新型冠状病毒感染肺部,咽喉处取呼吸道分泌物样本进行核酸检测,确实不易准确反映病情;而且,疫区大量感染人员往往处在疾病初期,用核酸检测更不容易检测。

大敌当前,非常时非常法。

从医学诊断角度来看,如果在疫区肺部CT出现明确的临床指征,有很大概率是新型冠状病毒感染的肺炎,这样“宁枉勿纵”,不等确诊,马上隔离治疗,是阻隔传染的最有效办法。

一位曾参与抗击SARS、现在一线支援的临床医生,向记者肯定了CT检测的建议:“从目前数据看,插管病人从气道分泌物中采样的阳性率非常高,但是,由于其他取樣方法不到位等原因,实际检出率还不够,而CT就够快,尤其在疫区,只要有白肺,十有八九就是新冠病毒感染,立刻确诊隔离是最好的。”这样,在紧急关头,就能起到有效甄别早期病症的重要作用。

他告诉《21CBR》记者,不建议在其他地区采用此方法的原因是,很多流感感染也会引起白肺,加上其他地区的核酸检测时间短,流程和武汉当地不一样。

“以上海为例,一旦CT出现白肺,就进入该医院隔离观察区,耐心等待核酸检测结果。从确诊的技术角度,一定是要经过核酸检测这一病原学确认的。”这位医生解释道。

不过,临床诊断采用CT检测,在实际应用上,也具有挑战性:扫描时间短,阅片时间长;检查时间短,消毒时间长,其最大瓶颈是检测通量小。

“病人一个接着一个做扫描,扫描时间只要几分钟,但是扫描结果要影像科医生读片。面对疑似病例,诊断室和CT机器必须做好全面消毒工作,工作量可想而知,与病患有接触史的人可能达数万名,在快速诊断方面会有挑战。”仇子龙告诉《21CBR》记者,用CT作为诊断方法还有一些其他问题,比如对于孕妇及儿童不一定合适,也不能排除其他病毒导致的肺炎。

这意味着,在湖北这样疫情严重的地区,落实CT影像诊断,需要各方大量协同,协调资源。不过,官方在2月初即明确规定将CT影像结果作为湖北省诊断标准,也代表了决策层疫情防控“不落一户、不漏一人”的决心。

亡羊补牢

CT对核酸阴性的典型症状者的诊断,固然有价值,但是,多位技术专家告诉《21CBR》记者,无论理论或实践上,CT都不可能替代核酸检测。检测病原体,最可靠方法就是核酸检测,效率和成本最理想。

截至卫健委发布的第六版诊疗方案,也依然将核酸检测呈阳性作为确诊的两大标准之一。诊断业也加紧研发,以图亡羊补牢。

比如,复星长征研发完成新型冠状病毒核酸检测试剂,并申请了国家药监局应急审批。该产品可实现对新型冠状病毒ORF1ab、N、E三个基因靶标的定性检测。

截至2月初,该款试剂已完成300多例临床标本,临床数据来看,暂未发现“假阴性”问题,准确率相当高,配合自动化监测,可更快速检测出无发热、无症状患者。

“我们测算了全自动核酸提取仪的检测效率,只要配套快速核酸提取仪及提取试剂,一个实验室三个分区可连续作业,只需两个操作人员,目前记录是2小时内完成96个样本的全部检测。”据杨志军透露,以此换算,一个三甲医院,如果拥有3-5台自动提取仪,一天检测样本可以超过1000人份,远超目前200份/天的水平,使大规模筛查疑似患者成为可能。

1月底,A股上市公司凯普生物也宣布完成新型冠状病毒2019-nCoV核酸检测试剂盒(荧光PCR法和Sanger测序法)两款产品的研制工作,两款检测试剂盒在2小时左右即可出具检测报告。

2月中旬,呼吸疾病国家重点实验室对外透露,在钟南山院士的指导下,其联合多家机构研发出了新型冠状病毒IgM抗体快速检测试剂盒,相比RT-PCR核酸检测,检测更加简单高效,灵敏度强和特异性高,“仅需采取一滴血就有望在15分钟内肉眼观察获得检测结果”。

“进一步提高检测的精准度,试剂中长期稳定性、不同样本类别及其稳定性、不同仪器临床样本检测的匹配性等方面,都还要研究。”杨志军认为,尽管在补救,但是,本次疫情触发的普遍质疑,已成为核酸检测行业在临床应用遭遇的第二次危机。

他引用了辛弃疾的一句词形容当下的窘境:“元嘉草草,封狼居胥,赢得仓皇北顾。”

回想第一次危机,发生在1998年。由于核酸检测滥用,当时主管部门不得不暂停其临床应用,随后,出台一系列管理规定,举办多场次的临床应用培训班,使核酸检测成为临床信赖的检测手段。

历经20余年的努力,在新冠肺炎之前,没有医生质疑核酸检测的可靠性。这一次,该项技术会陷入临床一线以及大众的舆论场,杨志军也始料未及。他很遗憾,2003年SARS病毒之后,由于缺乏相应的制度支持,类似冠状病毒的试剂研发没有延续下去,否则不至于如此被动,这次的匆忙上架,大量从未做过呼吸道病毒检测试剂的企业也不得不一起参与。

“这场危机要求行业内的每一個人认真反省,积极改进,我们要做好提前工作,而不是被病毒追着跑。”杨志军说。

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