快速抗原检测为何常用？家庭使用时要注意什么？

原创 儿科严医生 儿科严医生

一场新冠疫情，让快速抗原检测（Rapid Antigen Test，RAT）进入了家家户户。RAT虽然操作简单，但其背后的技术含量一点也不低。

为什么两道杠就能提示感染？为什么我们门诊最常使用？在家检测要注意些什么？今天就来介绍一下。

01

什么是抗原？

既然RAT测的是抗原，那什么是抗原？

抗原指能引起免疫系统生成抗体的物质。抗原包罗万象，既可以是微生物，也可以是非微生物。

各种食物成分，牛奶蛋白、鸡蛋、坚果……；或是空气中弥漫的花粉、尘螨、霉菌孢子、动物皮屑……，过敏原就是抗原。

进入人体的药物也是抗原，否则怎么可能引起过敏？

疫苗是设计出来的抗原，就是让免疫系统产生保护抗体。

就上呼吸道感染来说，抗原就是引起感染的微生物，如，病毒或细菌。我们可以使用RAT检测导致上呼吸道感染的常见病原体，如甲/乙型流感病毒、呼吸道合胞病毒、新型冠状病毒、A群链球菌等。

病原体的生物特征主要由其遗传物质（核酸）决定。

遗传物质（核酸）通过基因表达，决定了病原体的特殊结构（蛋白质和多糖）和功能（生长、繁殖、侵袭性、耐药性等）。

但遗传物质并非唯一决定因素，环境和生活方式等因素也能影响基因表达。这就是为什么遗传背景相同的单卵双胞胎，随着时间的推移，他们可能会有不同的健康状况和行为方式。

环境因素如何影响基因表达？这涉及到表观遗传学领域了，今天不展开。

在日常工作中，我们可通过检测样本是否含有病原体遗传物质（核酸），或核酸里的特征性碱基序列，或其特征性蛋白质或多糖来分析样本里是否含某种病原体。

测病原体DNA或RNA，就是测核酸；

测病原体基因的特征性序列，就是靶向测序；同时测大量病原体的特征性序列，就是高通量靶向测序；

而测病原体特有的蛋白质或多糖，就是测抗原。

02

RAT的机制

RAT利用抗原-抗体反应识别目标抗原。

RAT检测卡里有固定好的特殊抗体。这个抗体是研发人员根据目标抗原的特点来设计的，可以结合目标抗原的特征性结构。检测时，这个抗体可以结合（捕获）目标抗原了。

使用胶体金标记抗体是为了显色，这样观测者才能观察到检测卡上有无发生抗原-抗体反应。

RAT检测卡的工作机制复杂，涉及多次抗原-抗体反应，需要通过示意图来解释。

检测卡的不同区域固定了四种抗体：结合垫上有两种（抗体1和2），T线上有抗体3，C线上有抗体4。

（示意图：https://www.bio-techne.com/diagnostics/lateral-flow-assay-development#Contact）

样本从样本垫开始，在毛细作用的推动下，通过结合垫（胶体金抗体固定区），在NC膜上移动，经过T线、C线，最后到达吸收垫。

下图是我家的新冠病毒抗原检测卡的内部结构。

［同一张图片，增加对比度后，可看到抗体3（T线）和抗体4（C线）的痕迹］

结合垫上发生了什么？

结合垫上有抗体1（ANTI-NP）和抗体2（clgY），它俩都标记了胶体金纳米粒子（Gold nanoparticle，AuNP），所以结合垫呈现红色。

抗体1：ANTI-NP-AuNP（示意图中的蓝色●+Y）。

ANTI-NP-AuNP可结合待测的目标抗原（样本中的病毒：图中的绿色●）。

抗体2：clgY-AuNP（示意图中的红色●+Y）。

clgY是来源于鸡的抗体，用于对照，和检测目标无关。

最终clgY会和C线上对应的抗体4结合，用于验证样本是否正确添加和流动。

如果样本里有目标病毒：

目标病毒和ANTI-NP-AuNP在结合垫上形成抗原-抗体复合物，复合物会在毛细作用下前行到测试线（T线）。

如果样本里无目标病毒：

ANTI-NP-AuNP将在液体毛细作用下前行。

测试线（T线）发生了什么？

T线上有固定好的抗体3（ANTI-NP）。抗体3和抗体1（ANTI-NP）有同样功能：可结合目标病毒。

抗体1是为了识别目标病毒，抗体3是为了捕获目标病毒（使其固定在T线上）。

这里还要解释一下，待测的目标病毒有不同的特征性抗原。标记胶体金纳米粒子的抗体1结合的是目标病毒上其中一个抗原，而抗体3结合另一抗原。

如果样本里有目标病毒：

当病毒和ANTI-NP-AuNP的复合物（图中的蓝色●+Y+绿色●）到达T线时，就会被抗体3捕获，形成一个夹心结构（抗体1和抗体3夹住目标病毒）。

因为ANTI-NP-AuNP可显色，当其在T线被捕获聚集，此处就会出现红色条带。病原体数量越多，留在T线上的复合物就会越多，红色越深（如下图）。

病原体数量越少，红色就越浅（如下图）。如果样本里无目标病毒：

ANTI-NP-AuNP会路过T线（不会被抗体3捕获，因为抗体3只会结合病毒），继续前行。T线处不出现红色条带。

对照线（C线）上发生了什么？

C线处有固定的抗体4，称抗鸡IgY（ANTI-clgY），可结合来自结合垫的抗体2（clgY-AuNP，图中的红色●+Y）。

无论样本里有无病原体，检测卡的C线都会出现。C线红杠提示样本液在NC膜上完整的流过，检测有效。

03

RAT操作的重点

因为RAT测的是病原体，所以减少假阴性的关键是确保样本里有足够浓度的病原体。

病原体浓度由采样位置和采样时机决定。

重点1：采样位置

上呼吸道感染后，病原体在咽部或鼻咽部富集程度不同。比如，甲/乙型流感、腺病毒、呼吸道合胞病毒、新冠病毒等，在鼻咽部相对浓度高，所以建议鼻咽拭子检测。

（鼻咽拭子）

而A群链球菌感染（如猩红热），A群链球菌主要在咽部富集，所以要采咽拭子。

（咽拭子）

重点2：采样时机

感染病原体后，会经历一个病程：往往先逐渐加重，达到症状高峰后再慢慢缓解。通常来说，患者体内病原体数量越高，症状越重。

而RAT阳性率和样本病原体浓度有关，所以症状严重时，阳性率通常会越高。

病原体数量和症状严重程度的正相关也非绝对。比如，患者的免疫状态也是影响病情严重性的重要因素。免疫功能不全或免疫反应过强的患者，即使病原体数量不高，症状也可能很严重。

04

RAT的优点、缺点

优点1：便捷。

价格便宜、操作简单，无需仪器或专业人员。结果可在15分钟内获得，便于快速决策。比如确定是否甲/乙型流感，或新冠病毒感染，或A群链球菌感染，以决定是否抗病原体治疗。

另外，即使测出的病原体无需抗病毒治疗，如呼吸道合胞病毒、腺病毒抗原阳性，但获知病因后，会便于接下来的管理，避免患儿被过度干预。

优点2：特异性较强。

RAT对样本病原体浓度有要求，间接说明RAT一旦阳性，则提示发现了责任致病原体。

这和核酸/测序不同。核酸/测序会大量扩增病原体核酸，所以这类高敏感检测方法会测出极低浓度的携带病原体（非责任病原体）。

缺点1：敏感性不足（假阴性常见）。

核酸和测序都有扩增步骤，而RAT无法扩增样本中的病原体，所以RAT不如核酸、测序敏感。当样本中的病原体数量较低时，容易出现假阴性。

所以RAT结果阴性不能排除感染该病原体，部分时候需要多次检测，或者选择核酸或测序来验证。

这种假阴性常在工作时遇到。比如近期有多例患儿高度怀疑是腺病毒感染，做鼻咽拭子RAT阴性，但靶向测序能发现腺病毒的序列。

缺点2：偶尔出现假阳性。

RAT检测的关键是结合垫和T线上特异性抗体（抗体1和3）必须有强特异性，这样才能有效捕获目标。

如果生厂商制备的结合抗体（抗体1和3）与非目标抗原发生反应，就可导致假阳性。

总的来说，RAT出现假阳性的情况少见。但最近遇到多例家长在家给患儿检测出肺炎支原体抗原阳性，而在诊所取样做靶向测序又未发现肺炎支原体的痕迹，值得警惕。

05

总 结

上个世纪80年代，RAT就用于早孕检测，随后用于常见病原体的检测。

因为价格不贵、操作不难（除了采样要求较高），所以很多家庭自购多种病原体的检测卡。我不反对自测，但自测时最好按要求采样，把握好时机，否则结果不可信。

RAT检测相关要点总结如下，有兴趣者可收藏学习。

06

预告：抗体检测的意义？

免疫系统识别病原体后需要一段时间才能产生特异性抗体，也就是先有抗原，然后才有相关抗体，中间有段时间窗，所以抗体检测阴性不能排除感染。

另外，即使身体康复，免疫系统产生的针对性抗体还会长期存留在体内。因此抗体阳性并不能证明病原体正在感染，完全有可能是既往感染过，或是接种相关疫苗后产生的抗体。

我的下一篇文章，将会谈谈抗体检测的意义和局限。

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