作者:趙宇翔/有勁基因

 

台灣疫情在大家努力下雖然逐漸降溫,但秋冬流感好發季節將至,加上新冠病毒突變率高且有無症狀感染者存在,在疫苗覆蓋率仍未達預期的現在,如何提高檢測效率並降低醫療量能損耗,仍是一大考驗。

 

截至目前,新冠肺炎病毒檢測的標的物大約有以下幾類:抗體(利用病毒重組蛋白去檢測血清內的抗體)、抗原(利用單株抗體去偵測病毒蛋白) 及核酸(直接偵測病毒RNA)。市面上常見的快篩試劑其檢測標的物多是病毒抗原,而我們常聽到的確診依據:定量反轉錄聚合酶連鎖反應(Quantitative reverse transcription PCR,簡稱RT-qPCR ),所檢測的則是病毒的核酸。

 

其實新冠病毒核酸檢測的方法並不只限於RT-qPCR一種,我們還可以透過Droplet Digital PCR(ddPCR)、次世代定序(NGS)、恆溫環狀擴增法(Loop-Mediated Isothermal Amplification; LAMP)及Microarray等方法去進行檢測。目前的主流篩檢策略是RT-qPCR核酸檢測搭配快篩。RT-qPCR具有自動化程度高、靈敏度高、特異性強、速度快(最快4-5小時可得到檢測結果)等優勢,在目前疫情環境下,可說是主要的感染確診方法。

 

對於新冠肺炎病毒的檢測方法,NGS檢測似乎很少被提及。目前疫情下的NGS技術多半是用在病毒學術研究,但,難道沒有已核可的NGS檢測試劑可提供篩檢使用嗎?其實,illumina早在2020年6月就已經開發出「COVIDSeq」,並成為第一個取得美國FDA 緊急使用授權(EUA)的NGS新冠病毒檢測試劑1。到了2021年3月,Oxford Nanopore Technologies開發的「LamPORE」和Octant開發的「SwabSeq」也都列入核可名單2。那麼,究竟為什麼NGS技術至今仍未被大規模用於新冠病毒篩檢,而是用在病毒監測與學術研究上呢?

 

RT-qPCR之所以成為新冠病毒篩檢主要的確診技術是因為其靈敏度高、特異性強,且自動化程度高,不須專業人員即能完成檢測等特色。例如:羅氏(Roche)的cobas®SARS-CoV-2 & Influenza A/B檢測試劑若搭配全自動cobas®6800/8800系統,可於8小時內完成最高達1,056個樣本3。另外,亞培與羅氏皆有推出Point-to-care (POC)產品,能於任何地點、不須專業人員,在20分鐘內全自動完成檢測;雖然這項產品一次僅能檢測一個檢體,但設備靈巧、機動性高、檢測快速且擁有可信的判斷結果,在疫情狀況下不啻為配合性相對高的篩檢方案。

 

相較之下,NGS技術可在12小時內提供比qRT-PCR更高的檢測通量(以COVIDseq為例,12小時內最高可取得3,072筆檢測結果4)、並可提供完整的病毒基因序列,換句話說,可以提供更全面性的檢測結果報告;然而,NGS需要專業人員操作、需要在實驗室進行、費用較昂貴,且單批樣品取得結果的時間比RT-qPCR要來得久(RT-qPCR最短僅需4小時);加上已有各式可滿足目前高通量需求的全自動RT-qPCR設備陸續開發出來,在目前以「取得準確診斷」為目標的篩檢基準下,NGS檢測似乎就顯得不是那麼地必要。從另一方面來看,NGS檢測技術所得到的結果能得到完整的序列,報告更具全面性,有助於快速且完整地分析變種病毒,並及早擬定對策,這點在高突變率的新冠病毒的發展監測與研究上有其重要性,因此,NGS檢測雖然在篩檢診斷方面無法搶得頭香,但在監測及研究方面的地位依舊屹立不搖。

 

基於目前的疫情環境以及診斷需求,以快篩檢測搭配RT-qPCR的主要篩檢診斷策略仍為最經濟有效的方式,若能妥善規劃分配檢體,在大規模流行的狀況下,仍可達成篩檢需求。而NGS檢測技術,目前雖然還不是主要的篩檢工具,但在病毒監測及研究方面,仍有其重要的地位與值得期待的發展。

 

 

參考資料

1、First NGS-based COVID-19 diagnostic. Nature Biotechnology. 2020 Jul;38(7):777. Retrieved from https://doi.org/10.1038/s41587-020-0608-y

2、Chantal Babb de Villiers, Laura Blackburn, Sarah Cook, Joanna Janus, Emma Johnson, Mark Kroese. (2021, Mar). Next generation sequencing for SARS-CoV-2. FIND.  Retrieved from https://www.finddx.org/wp-content/uploads/2021/05/2021_04_21_NGS-for-sars-cov-2-compr.pdf

3、F. Hoffmann-La Roche Ltd. (2021, Aug). cobas® 8800 System: Welcome to the future of molecular testing. Retrieved from https://diagnostics.roche.com/global/en/products/instruments/cobas-8800.html

4、Illumina, Inc. (2021). Illumina COVIDSeq Test. Retrieved from https://www.illumina.com/products/by-type/ivd-products/covidseq.html

 

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