淺談新冠快篩

生活科學趣談

加速15倍,中研院成功開發新冠快篩只要15分 – 康健雜誌發布於2020年3月8日

目前篩檢新冠病毒大多採用 RT-PCR核酸檢測 方式,亦即先用鼻咽拭子在患者的鼻腔或喉嚨採取黏液,再從樣本提取核酸。由於核酸含有病毒特異性基因片段,因此能透過螢光反應或基因序列來確認病毒是否存在,整個過程要花上好幾個小時。這種篩檢的準確率目前也僅約50%,導致眾多感染者很晚才被確診隔離。雖然核酸篩檢的假陰性漏洞可加入CT掃描來獲得更精準的資訊,但是疑似病例一多就是艱鉅的工作,同時也會浪費醫療資源。

由於病患體內的IgM抗體約在感染後兩週內出現,而IgG抗體則在四週內產生,因此藉由血清中IgM/IgG的檢測,不失為更準確且具經濟效益的快篩方式,但缺點則是無法在感染初期就被篩檢出來

中研院的新冠快篩則是直接測病毒,因此就會比測抗體更具時效性。這是將檢體樣本滴入含有抗體的快篩片上,其表面有一層硝化纖維薄膜,如果樣本中有新冠病毒抗原,這些抗原會與綴合的選殖抗體結合而沿著薄膜遷移,當移動到測試線時,試液就會與試紙上的抗體結合而形成一條可見的線條,如此即可判斷為陽性。這種檢測法開發完成後,將有效提升採檢量能與加快篩檢時間

目前全球尚無這種檢測新冠病毒快篩免疫抗原的裝置,其中的關鍵在於專一性抗體難以在短時間內選殖出來,楊安綏博士的研究團隊則是運用”噬菌體展示技術 Phage display technology“來製備新冠病毒的抗體試劑。由於 噬菌體 是以細菌為宿主,其頭部的核酸透過尾管注入到宿主細胞後,就能在細菌內完成大量的增殖

核衣殼蛋白(N蛋白)是冠狀病毒中含量最豐富的蛋白,這是一種具有高度免疫原性的磷蛋白,通常被用作檢測的標誌物。在取得這個 2019-nCoV Nucleocapsid Protein 之後,若要製備抗體,傳統技術是將抗原打入動物體內來進行免疫反應,然後從血清中分離出 效應B細胞再利用細胞融合法將其與癌細胞製成融合瘤細胞株,如此即可在培養基中永久生長來量產出抗體,但這個方式的缺點是曠日廢時。

噬菌體展示技術則是運用噬菌體能快速大量增殖的特性來產出單株抗體monoclonal antibody),這是將多種外源的蛋白質基因片段植入噬菌的外殼蛋白基因中,使基因片段與外殼融合表達。被展示的基因片段可以保持獨立的空間結構和生物活性,以利於病毒的識別與結合。當噬菌體與固相上的靶蛋白經過一定時間孵育後,洗去未結合的游離噬菌體,然後以競爭受體或酸洗來脫下與靶分子結合吸附的噬菌體,再讓洗脫的噬菌體去感染大腸桿菌來繁殖擴增,接著再進行下一輪洗脫。經過數次的“吸附-洗脫-擴增”的篩選後,與靶分子特異結合的噬菌體就能高度富集,所得的噬菌體製劑即可用來製備期望結合特性的對應辨識抗體。不論是作為抗體發現的源頭技術,還是作為抗體工程中抗體特性改造的篩選工具,噬菌體展示技術都有著傳統技術無可替代的優勢和應用。

參考資料:單株抗體的生產