规模前所未有!全美开展血清调查,追踪新冠传播

2020
04/09

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生物技术君 /  中国生物技术网
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这一次面对新冠疫情,美国也发起了前所未有的努力。

据世界卫生组织的最新数据显示,新冠病毒已席卷全球206个国家和地区,导致了近130万官方确诊病例。但其中不包括朝鲜、莱索托、塔吉克斯坦、土库曼斯坦和也门这5个国家。

但实际上,我们仍然不清楚有多少人感染了新冠病毒。虽然各国都在努力进行大规模的病毒检测,但也会不可避免地漏掉那些从感染中康复的人群。如果要查明该病毒在人群中的传播程度和范围,最好的方法是血液检测。抗体是免疫系统产生用于攻击病原体的血液蛋白,它被称为“病毒指纹”,在感染被清除后,抗体会在很长一段时间内不会消失。高灵敏度的检测甚至可以在从未出现新冠肺炎症状的人中检测到抗体。

近日,世界卫生组织(WHO)宣布了一项雄心勃勃的全球计划,名为Solidarity II(团结II),旨在人群中寻找针对新冠病毒的抗体。(Science:WHO将启动“Solidarity II”,全球收集抗体数据,寻找可靠“解药”)

在4月2日的国务院联防联控机制新闻发布会上,中国疾控中心研究员冯录召说:“目前国内疫情基本阻断,在部分地区开展血清调查,有助于了解病毒在人群中的感染水平,揭示疾病谱,科学评估疫情未来的发展趋势,对疫苗接种政策的制定等都有重要意义。”

与此同时,美国也发起了前所未有的努力。一项血清调查已经在六个大城市中展开,包括美国疫情的“震中”纽约。紧随其后的第二次血清调查规模将更大,这些研究将有助于在全美范围内密切追踪有多少人在疫情蔓延时受到感染,还将有助于疫苗开发,并帮助研究人员设计阻止病毒造成伤害的疗法。

《Science》杂志采访了这项研究的领导者之一——加州大学旧金山分校的输血专家Michael Busch。Busch研究了每一种已知病毒引起的人类血液感染。他领导的非营利组织Vitalant研究所与美国170个献血中心建立了联系,并因其传染病研究而世界闻名。

问:说说您对血清调查的总体看法。

答:血清学检测用途非常广泛。我们可以将它作为拭子检测的辅助工具以帮助诊断急性感染。它可以从已康复的患者中识别出血浆供体,可以将其输入到新冠肺炎患者体内作为潜在的治疗方法。它还可以帮助估计感染的时间。对于疫苗而言,我们需要有血清学工具来区分疫苗诱导的抗体和自然感染。

问:在传播发生不久,人受到严重感染,体内就不会有抗体了,是吗?

答:在感染新冠病毒的人群中,在单一时间点使用鼻咽拭子检测呈阳性的人数大概只占到50%,最好的情况能够达到70%至80%。鼻咽拭子检测法使用聚合酶链反应扩增微小的病毒核酸,从而使其可被检测到。抗体检测不能在感染的最初阶段发现无症状感染者,但在最早发病的4到5天内数据会变得非常可靠,抗体是可以被检测到的。因此,如果想要筛查出急性感染者,则需要在核酸检测中加入血清学。

问:在美国进行的血清调查是怎么回事?

答:我们正在进行三项大型血清调查研究,需要每隔一段时间做一次,检测正在发生的发病率,以确定抗体反应是否在减弱,并评估群体免疫。

第一项研究将由美国国立卫生研究院资助的,已经在六个大城市中开展。疫情暴发时,该研究首先在西雅图开始,然后是纽约市,之后我们迅速将旧金山湾区加进来,现在又增加了洛杉矶、波士顿和明尼阿波利斯。地方血液中心的同事每个月都将会从捐献者那里收集1000份样本(通常每个月只有几天),而且这些样本是人口统计学定义的,因此我们能知道供体的年龄、性别以及最重要的邮政编码。从3月份开始到接下来的5个月,收集的这6000份样本将通过抗体检测算法(我们仍未最终确定)进行评估,这将帮助我们监测有多少人随着时间的推移而产生新冠病毒抗体。统计结果将表明,什么时候拥有抗体的捐献者会从0.5%上升到2%。

这将演变成一项全国性调查。在美国疾病预防控制中心(CDC)的支持下,我们将利用献血者进行三次全国范围内具有充分代表性的血清检测。在2020年9月、12月以及2021年11月将有50000次血液捐献。我们将估算每个州内整体新冠病毒抗体的存在情况,以及各个地方的差异。

问:这是目前美国计划进行的最大规模血清调查吗?

答:据我所知,是的。这的确是我参与过的最大规模血清调查。

问:正在进行的第三次血清调查是什么?

答:我们想将几个地区的献血者血清学调查结果与正在进行不同类型人群的调查进行比较。我们正与加州大学旧金山分校和华盛顿大学的同事密切合作,他们正在挨家挨户进行人口血清学调查,并从血液学实验室采集样本。

问:关于无症状或症状前感染者在人群中所占比例,您认为什么时候才能获得第一个监测数据来回答这一问题?

答:我无法透露数据,但我们已经获得了3月份西雅图的调查结果,下周将获得纽约在3月份最后一周的调查结果。

问:为什么不公开数据?

答:我们必须要谨慎,因为献血者不是具有代表性的样本。他们是无症状的。我们有一个“健康献血者效应”。因为这种偏差,基于献血者的发病率数据可能比整体人口发病率滞后一到两个月。

问:感染者的血液中通常没有可检测到的新冠病毒,到目前为止,只发现了病毒核酸而非传染性病毒,也没有出现输血相关传播的报道。我们需要担心血液供应受到新冠病毒的污染吗?

答:从理论上讲,目前,美国食品药品监督管理局(FDA)建议不要用实验室检测的新冠病毒RNA来筛选血液或组织捐献者。FDA非常担心人们对血液安全风险产生过度反应。我也同意这一点。但是,我们正在进行大规模的研究以调查献血者体内病毒核酸的检出率,并进行研究以确定在猕猴和人源化小鼠等动物模型中发生血液传播的可能性,这已经引起了足够的关注。

问:感染发生后,免疫系统在不同时间点会产生不同类型的抗体。抗体测试能像时钟一样显示某人何时被感染吗?

答:通过患者的单个样本,我们根据免疫反应的成熟情况来区分感染了1或2周和感染更长时间的患者。有很多方法可以做到这一点,就像检测新感染的艾滋病毒、乙肝病毒和丙肝病毒。这些分析不太擅长区分3或4天前与一周前发生的感染,但一旦感染发生4周、6周或10周之后,不断增强的抗体信号强度和模式将帮助我们精确地估计出感染日期。

问:患者是在1周还是1个月前被感染,这有什么关系吗?

答:感染日期很重要。在进入夏季、秋季和冬季时,我们将确定患者是否在疫情暴发早期被感染。我们需要知道这是当前的季节性感染还是来自上一个爆发季的抗体。Zika病毒就是这种情况。当一名孕妇检测Zika抗体呈阳性时,我们需要确定感染是发生在妊娠期间还是怀孕前,前者意味着她的婴儿有小头畸形的风险。

我们还担心会引起人类普通感冒的相关冠状病毒。这些病毒能诱导抗体反应,至少可以暂时中和病毒,但它们似乎不会持久。由于中和抗体会在1到2年内逐渐减弱,因此人们可能在1或2年后再次感染完全相同的冠状病毒。最简单的想法是,一个人如果被新冠病毒感染,并且随着时间的流逝,群体免疫力不断积累,那么他会在余生抵抗感染。但是,如果新冠病毒像导致普通感冒的传统冠状病毒相似,你会在一开始就获得强大的中和活性,但它会随着时间的推移而减弱。因此,我们的研究主要集中在评估免疫系统对再次感染的持久性问题上。

问:免疫力下降意味着什么?

答:我们现在对所有人进行筛查的努力,就是要告诉他们:“哦,你未来不会受到感染。”这种说法目前可能是正确的,但是一两年后就不好说了。这也影响了从最近恢复的捐献者那里收集血浆以输血给患者的做法。因为一年以后,抗体可能会减弱。我们可能会使用新冠病毒疫苗来增强捐献者的免疫力,并将他们的中和抗体作为治疗剂或预防剂。

问:如果一个人体内有另外四种导致普通感冒冠状病毒的抗体,那么他感染新冠病毒会发生什么?

答:我们正在与CDC沟通此事。如果一个人刚刚感染新冠病毒并产生大量针对该病毒的抗体,那么他也增强了原有抗典型感冒冠状病毒的抗体。在过去的纵向研究中,CDC研究人员发现,针对新冠病毒最早的抗体反应实际上是对典型感冒冠状病毒的交叉反应性记忆反应。

问:这种交叉反应性抗体反应有多重要?

答:对过去感染的免疫记忆可能有助于控制那些感冒病毒的感染,甚至可以改善新冠病毒感染的症状。但它可能会导致新冠病毒诊断的准确性出现问题,因为重新感染普通感冒冠状病毒的人可能会在一些新冠病毒血清学检测中被判定为假阳性。

参考文献:

Unprecedented nationwide blood studies seek to track U.S. coronavirus spread

DOI: 10.1126/science.abc1319

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