抗原检测的工作原理是什么?

FUTURE远见| 2023-01-10

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首先我们需要了解常见的可用于检测病毒的几种方法,根据美国食品和药物管理局(FDA)的授权,目前约有三种可用于检测新冠病毒的方法:快速抗原检测(也称为即时检测);分子检测(也称为核酸扩增、基因、RNA或PCR检测);抗体测试(也称为血清学测试)。

一般来说,我们普通人常接触的有前两种,其中(我们在核酸亭所经历的)实时荧光RT-PCR方法非常灵敏并且非常适合诊断急性感染,但它们价格昂贵,需要使用特殊试剂、设备和经过专门培训的临床实验人员,而基于横向流动技术的快速诊断测试(RDT)价格低廉,并且允许在非实验室环境中进行患者测试。

至于抗原如何检测大家最近都有所接触想必我就不用多说了吧(手动狗头)。快速抗原检测是需要患者呼吸道标本(通常是咽或鼻拭子)的免疫测定,收集后,将样本置于提取缓冲液或试剂中,并测试是否存在病毒特异性蛋白质(称为抗原)的一种检测方法。

侧流试纸条的常见结构

现在我们来看其原理的分子机制,抗原快速检测技术基于抗体,这些抗体可以特异性结合病毒的表面蛋白。这里会用到三种不同的变体,第一组比较不同,它们会与一些(比如金)颗粒结合以用作标记(示踪剂),检测区的第二组抗体会被固定在测试垫上,控制区的第三组抗体是可以识别示踪剂的抗体。当含有病毒成分的样品放在测试垫上时,它们会与部分一抗结合,由于毛细作用,使得液体向下流动,二抗也会捕获样本,我们可以看到,样本中的抗原靶标在固定的测试二抗和自由流动的结合了金胶体的一抗之间架起了一座桥梁。如果当经过了一抗的分析物通过二抗的测试线时抗原存在于分析物中,则会出现可视化线条,如果有足够多的金结合抗体被卡住,它们就会显示为一条清晰的红线,未在此处捕获的病毒成分将流到三抗线那里,那里的三抗可以捕获被标记了的一抗,这样又会出现一条红线。

阳性反应内部机理

外在表现即为两条杠——阳性。

答主微弱的两条杠

同理,若是没有病原体的样品,整体流程也与之差不多,只是经过二抗时不会与之结合,这些金结合抗体会简单地流过测试线,流向有三抗的控制区与试纸条的末端。从而也就少了一条红线。

阴性反应内部机理 | 图源

外在表现即为一条杠——阴性。

答主转阴后变为一条杠

最后,RDT通常不如PCR测试敏感,当病毒载量高时(出症状的最初几天)最准确。如果抗原阴可以用PCR再次印证,但是如果抗原阳就一定是阳不用分子检测确认,因为抗原检测具有高度特异性。

参考资料:

[1] Coronavirus Disease 2019 (COVID-19)

[2] Frew, E., Roberts, D., Barry, S. et al. A SARS-CoV-2 antigen rapid diagnostic test for resource limited settings. Sci Rep 11, 23009 (2021)

[3] Pedro Estrela, Katarzyna M. Koczula, Andrea Gallotta; Lateral flow assays. Essays Biochem 30 June 2016; 60 (1): 111–120.

[4] How SARS-CoV2 Antigen Rapid Tests work (Covid-19 Testing)

[5]https://mp.weixin.qq.com/s/8gE8ZtnZTlwGPIpgaI8Lkg

--中科院物理所


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