日本早稻田大學教育與綜合科學學術院的伊藤悅朗教授帶領的研究團隊,成功開發出了新的「超高靈敏度抗原檢測法」,該方法大幅簡化了傳統的PCR檢測法,病毒檢測靈敏度也比較高。
新冠病毒的檢測方法主要分為三種,用於確定基因的PCR檢測、用於調查是否罹患流感等的抗原檢測,以及用於調查既往感染史的抗體檢測。以往的抗原檢測法由於檢測靈敏度不足,以及有時無法區分檢測出的冠狀病毒是新型還是舊型,與PCR檢測相比基本沒有得到普及。但另一方面,PCR檢測需要由臨床檢測技師實施檢測、2天左右才能出結果,而且由於技術原因容易出現假陰性等,所以很難在普通診所實施檢測,因此,可以快速、簡便而且能高機率檢測出病毒的新型抗原檢測法的普及備受期待。
新的檢測方法應用了該研究團隊此前一直在研究的極微量蛋白質的超高靈敏度定量測量法。隻需利用酶標儀測量特定波長的光的吸收變化即可檢測病毒。使用的試劑價格也遠遠低於PCR檢測,而且能以更高的靈敏度檢測新冠病毒。
研究團隊此前一直在與日本Tauns公司共同開發極微量蛋白質的超高靈敏度定量測量法。該方法是ELISA法與酶循環法的獨特組合。

通過在ELISA法中組合使用酶循環法,實現了超高靈敏度檢測。
通過採用這種超高靈敏度定量測量法,2019年成功在尿液中檢測出了此前幾乎無法檢測出來的蛋白質脂聯素,並發現,隨著慢性腎病的發展,尿液中的脂聯素濃度會升高,為糖尿病治療提供了新的指南。
PCR檢測是新冠病毒感染常用的檢測方法,但目前需要在核心醫院和保健所等實施檢測,很難在由社區醫生開設的普通診所等檢測。在普通診所,作為替代PCR檢測的方法,簡單快速的「抗原檢測」備受期待。
不過,以往的抗原檢測存在兩大問題,即①檢測靈敏度不足,即使檢測出病毒,也②很難區分這種病毒是新型還是舊型。為解決這兩個問題,研究團隊將上述超高靈敏度定量測量法用於新冠病毒檢測,以超高靈敏度成功檢測出了蛋白質。由此發現,這種超高靈敏度定量測量法可以作為新冠病毒的抗原檢測法(即蛋白質檢測)使用。
目前,新冠病毒的抗原檢測存在兩個亟待解決的問題。
第一個問題是病毒檢測靈敏度低。2020年5月的《Science》期刊上刊登了一篇題為「新冠病毒的抗原檢測雖然既快又便宜,但準確性欠佳」的報導。另外,4月份世界衛生組織(WHO)也宣佈:「雖然應該推進抗原檢測法的開發,但目前還不建議使用」。
為提高抗原檢測的檢測靈敏度,早稻田的研究團隊應用了此前開發的極微量蛋白質的超高靈敏度定量測量法。該方法隻需使用酶標儀測量特定波長的光的吸收變化即可快速檢測新冠病毒。這是一種名為比色法的檢測方法,在普通診所也能立即實施檢測。
該方法基本不同於由臨床檢測技師實施的PCR檢測,利用新的檢測方法,醫生和護士也能實施檢測,試劑價格也遠遠低於PCR檢測使用的試劑。PCR檢測需要2-3萬日元左右的費用,新檢測方法的目標是降到2-3000日元左右。蛋白質的檢測靈敏度也能達到摩爾水平的超高靈敏度。這是通常只有使用名為化學發光酶免疫測量法的特殊裝置才能測量的靈敏度,但該研究團隊的方法隻需測量光的吸亮度,無需使用特殊裝置。另外,將蛋白質的數量換算成RNA量發現,這個靈敏度與PCR檢測不相上下。
第二個問題是,難以區分檢測到的病毒是新型冠狀病毒還是既有的其他冠狀病毒。這即所謂檢測病毒的獨特性,如果這種獨特性比較低,就無法區分接受檢測的患者感染的是新型冠狀病毒還是其他冠狀病毒。
冠狀病毒的表面有名為刺突蛋白的突起。這種刺突蛋白形似王冠,因此被稱為冠狀病毒。該刺突蛋白作用於人的細胞接受者後,病毒開始侵入體內。利用新的檢測方法著眼於這種刺突蛋白,可以區分新型和舊型冠狀病毒,能顯現出所檢測病毒的獨特性。研究團隊此次以超高靈敏度成功檢測出了新冠病毒的刺突蛋白。

新冠病毒的模式圖。新方法測量刺突蛋白,由此確定了病毒的檢測獨特性。
論文資訊
題目:Proposal of De Novo Antigen Test for COVID-19: Ultrasensitive Detection of Spike Proteins of SARS-CoV-2
期刊:Diagnostics
DOI:10.3390/diagnostics10080594
文:JST客觀日本編輯部