新型冠状病毒肺炎无症状感染者的检测方法研究进展

江晶晶，高 春，冯富娟，于晓辉，张久聪

（1. 中国人民解放军联勤保障部队第九四〇医院消化内科，甘肃 兰州 730050；2. 甘肃中医药大学临床医学院，甘肃 兰州 730000）

由严重急性呼吸综合征冠状病毒 2（SARS-CoV-2）引起的新型冠状病毒肺炎（Coronavirus Disease 2019，COVID-19）给世界许多国家和地区带来重大的伤害和挑战。截至2021 年11 月30日，全球新冠肺炎确诊人数已超过2.6 亿例，累计死亡人数已达520 多万［1］。大多数COVID-19 患者都有典型的临床表现，但随着人们对COVID-19 的进一步研究，以及SARS-CoV-2 的检测技术进一步提高，发现无症状感染者的人数在不断增加，许多COVID-19 无症状感染者因为没有明显的临床表现容易被忽略，但由于体内存在SARS-CoV-2，可将SARS-CoV-2 传播给他人，从而加速了此次疫情在世界范围内的大流行，并给全球疫情防控带来了极大的难度。因此，尽早发现并通过各种检测手段确诊无症状感染者是控制新冠疫情大流行的有效措施。本文将对现有的可用于检测COVID-19 无症状感染者的方法及技术做一简要综述。

1 COVID-19

COVID-19 是由SARS-CoV-2 引起的一种呼吸系统新发传染病，其病原体SARS-CoV-2 是正单链RNA 病毒的β-冠状病毒，呈球形或椭圆形，表面有突起状的糖蛋白，电镜下呈树冠状，具有高度传染性和致病性。有研究发现，SARS-CoV-2 是通过血管紧张素转化酶2（ACE2）介导入侵人体细胞，SARS-CoV-2 与ACE2 的结合力约为SARS 病毒的4 倍，这可能也是COVID-19 比SARS 传染性更强的原因之一［2-4］。

人类可通过呼吸道飞沫、接触和粪便传播等途径感染SARS-CoV-2，从而引起COVID-19。COVID-19 的主要临床表现有咳嗽、咳痰、咽痛、呼吸困难等呼吸系统症状，恶心、呕吐、腹泻、腹部不适等消化道症状，以及发热、乏力、肌肉酸痛等全身症状。

2 COVID-19 无症状感染者

COVID-19 无症状感染者，即呼吸道等标本SARS-CoV-2 病原学检测呈阳性，但无发热、干咳、咽痛等可自我感知的相关临床表现者。COVID-19无症状感染者的临床特点如下［5-7］：（1）24 h 内两次鼻拭子和（或）咽拭子标本经逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）检测结果呈阳性；（2）无任何可自我感知的临床症状，如发热、咳嗽、乏力、咽痛、肌肉酸痛等；（3）呼吸道等标本SARS-CoV-2 病原学检测呈阳性，伴或不伴有胸部电子计算机断层扫描（CT）检查可发现的肺部影像学改变。

COVID-19 无症状感染者虽然没有明显的临床表现，但由于呼吸道等标本SARS-CoV-2 病原学检测呈阳性，说明其体内存在SARS-CoV-2，因此能够将病毒传播给他人，造成了疫情的扩散与蔓延。

3 COVID-19 无症状感染者的检测方法

3.1 核酸检测

核酸检测是通过分子生物学技术（如逆转录-聚合酶链反应、恒温扩增、原位杂交、测序等）对各种体液标本或组织标本中病原体核酸（DNA 或RNA）的结构、含量及亚细胞定位等进行定性定量分析，来确定标本是否发生病原体感染，从而帮助临床上对疾病的诊断［8］。通过RT-PCR 进行COVID-19 核酸检测不仅是官方认可的SARS-CoV-2 测定方法，也是目前筛查无症状感染者的主要检测方式［9］。该检测方法通常分两步进行，即核酸提取与PCR 扩 增 ，总 历 时 约 3～3.5 h［10］。 由 于SARS-CoV-2 在感染的早期就可以传播，因此对该病毒的RT-PCR 检测尤其适合于无症状感染者的早期筛查。

COVID-19 核酸检测中常见的标本采集方式有鼻拭子、咽拭子和肛拭子，而目前大规模筛查时COVID-19 主要采用鼻拭子和（或）咽拭子进行标本采集，这是因为病毒感染一般从上呼吸道开始，由鼻咽部发展到咽部，最终发展至下呼吸道，可见，鼻咽部是病毒侵袭人体的第一道门户，因此呼吸道标本的病毒载量较高［11］。另外，该采样方法简单快捷，易于操作。有研究表明，在进行RT-PCR 检测时，鼻拭子样本比咽拭子样本更敏感［12］。但鼻拭子采样时，会造成患者组织黏膜损伤，尤其住院时间长的患者，需进行多次采样，导致患者配合度下降，不愿留样，不利于患者的诊疗评估［13］。Wu 等［14］发现，部分无症状感染者或轻症感染者粪便或肛拭子核酸阳性的持续时间比上呼吸道持续时间更长。另一项研究发现，无症状感染者暴露第1～4 周咽拭子核酸阳性率分别为40.72%、97.64%、58.72%、18.42%，粪便核酸阳性率分别为8.97%、18.05%、51.38%、27.24%［15］。因此，在感染后第3～4 周增加肛拭子核酸检测能够提高无症状感染者的检出率，减少漏诊。但考虑到标本采集的便捷性和私密性，目前仅针对隔离点等重点人群同时采集鼻咽拭子和肛拭子。

无症状感染者病毒载量不足、对标本的采集、保存和运输等处理不标准、体外诊断试剂敏感性不佳、临床实验室检测能力不足等问题，会影响核酸检测的敏感性，可能导致漏诊或延误有效诊断。因此，对SARS-CoV-2 高度疑似患者应联合多种检测手段、多次进行SARS-CoV-2 检测，提高核酸检测的成功率，减少假阴性及阴性复阳结果的出现。

3.2 抗原检测

COVID-19 抗原检测是指应用SARS-CoV-2 的特异性抗体直接检测样本中的病原体，其适用的检测样本类型一般来自于感染部位或血液，主要为鼻咽拭子、肺泡灌洗液、血清等［10］，所检测的抗原类型主要是SARS-CoV-2 的刺突糖蛋白（S）和核壳蛋白（N）［16］，其检测结果可作为早期确诊该病原体感染与否的直接证据。

免疫层析法是检测SARS-CoV-2 抗原最常用的方法［17］。Diao 等［18］建立了一种特异性检测SARS-CoV-2 N 蛋白抗原的荧光免疫层析试验，该检测方法无需昂贵的设备，在10 min 内即可检测出SARS-CoV-2 感染。随后他们运用该方法对来自中国8 个中心医院的疑似COVID-19 住院患者或门诊患者的鼻咽拭子样本中的SARS-CoV-2 N 蛋白抗原进行定性检测，结果显示，当以SARS-CoV-2 Ct值为40 copies/mL 作为检测的临界值，N 蛋白抗原检测的灵敏度、特异度和准确性分别为75.6%（95%置信区间69.0%～81.3%）、100%（95% 置信区间91.1%～100.0%）和80.5%（95%置信区间75.1%～84.9%）。该结果表明N 蛋白抗原检测具有较高的特异性，但其灵敏度相对较低。

有研究运用Bioeasy 公司的新型SARS-CoV-2抗原检测试剂盒，对127 位疑似病例的鼻咽部和口咽部拭子进行荧光免疫层析SARS-CoV-2 抗原检测，并对其准确性进行了研究。结果显示，总体敏感性和特异性分别为93.9%（95% 置信区间86.5%～97.4%）和100%（95% 置信区间92.1%～100.0%），与RT-PCR 检测结果作为参考，该检测方法的准确率为96.1%，且在Ct 值为＞25.1 的亚组样本中敏感性显著降低，而在高病毒载量的样本中敏感性明显更高［17］。

由此可见，上述两种COVID-19 抗原检测的敏感性和特异性较为理想，但其结果受样本质量、采样部位及病毒表达量等因素的影响较大，所以该检测方法不应取代RT-PCR 核酸检测在SARSCoV-2感染诊断和筛查中的作用，如何降低COVID-19 抗原检测在低病毒载量样本中的假阴性率是该检测方法可投入临床使用的关键问题。

3.3 血清抗体检测

COVID-19 血清抗体检测是指抽取受试者的血液标本，检测其血清当中是否有抗SARS-CoV-2 S蛋白和N 蛋白的抗体存在以及存在的浓度水平，以确定机体是否发生免疫应答。IgM 是当人体发生感染时产生的第一种抗体，而IgG 是血清中最常见和最丰富的抗体，它们可通过结合和灭活SARS-CoV-2 的S 蛋白和N 蛋白来中和该病原体［19］。COVID-19 血清抗体检测作为核酸检测的有效补充正在迅速发展，我国《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第八版）》［20］明确将抗体检测结果纳入确诊COVID-19 感染病例的诊断标准以及疑似病例的排除标准，另有许多证据表明其在诊断COVID-19 无症状感染方面也发挥着重要作用。

Lei 等［21］随机采集了63 例无症状感染者的血清标本，并采用化学发光法分别检测这些血清标本中抗SARS-CoV-2 S 蛋白和N 蛋白的IgM 和IgG 抗体，发现核酸检测联合IgM 抗体血清学检测阳性率为55.5%，核酸检测联合IgG 抗体血清学检测阳性率为12.7%，而单纯核酸检测阳性率为6.3%。这就表明核酸检测联合血清学抗体检测，尤其联合IgM抗体检测的灵敏度明显高于单纯核酸检测。

另外，Liu 等［22］使用两种基于SARS-CoV-2 S 蛋白和N 蛋白的ELISA 试剂盒检测IgM 和IgG 抗体。结果发现基于S 蛋白的IgM 和IgG 抗体对该试剂盒的敏感性分别为74.3%和77.1%，而基于N 蛋白的IgM 和IgG 抗体对该试剂盒的敏感性分别为70.1%和68.2%。由此可见，基于S 蛋白的ELISA 抗体检测比基于N 蛋白的ELISA 抗体检测具有更高的敏感性。

此外，血清学检测方法操作简单、成本低，因此适合用于大规模筛查。但有研究显示，抗体检测在感染后的第1 周准确率为30.1%，在第2 周准确率为72.2%，3 周后的准确率为91.4%［23］。显然，血清抗体检测在SARS-CoV-2 感染的早期不适用，在感染后的第2～3 周才能发挥重要的诊断作用。

3.4 胸部CT 扫描

胸部CT 扫描是利用CT 设备对胸部，其中主要是双肺及纵膈进行断层成像检查，是辅助诊断呼吸系统疾病的常见影像学检查方式。正常情况下双肺内空气比较多，空气在CT 图像上密度很低，容易与其他组织结构形成良好的天然对比。

COVID-19 患者最常见的CT 表现为胸膜下和肺外周带多发磨玻璃影，伴或不伴有混合实变，部分可见病灶分布于支气管血管束周围，病灶常见为斑片状、类三角形或楔形、圆形、小叶中心结节，边界模糊、伴有晕征或反晕征［24］。李刚等［25］回顾性研究了武汉某方舱医院56 例新冠肺炎无症状感染者胸部CT 影像资料，结果发现有7 例（12.5%）患者胸部CT 影像未见明显异常，其他49 例（87.5%）患者胸部影像均见明显病灶，且病灶多见于双肺（69.4%）。Chen 等［26］对20 例COVID-19 核酸检测（经RT-PCR 检测）或血清抗体检测为阳性的无症状感染者进行胸部CT 扫描，结果发现其中有47.62%（95%CI：31.13%～72.87%）肺部异常，最常见的异常表现为肺部磨玻璃影41.11%（95%CI：19.7%～85.79%），其次为单侧肺炎 30.95%（95%CI：22.22%～43.12%）和双侧肺炎27.13%（95%CI：1.7.28%～42.59%）表现。

由此可见，胸部CT 检查对新冠肺炎无症状感染者具有很好的诊断价值，可以为新冠肺炎临床治疗决策和疫情防控提供重要依据。

3.5 生物传感器的应用

生物传感器是利用微生物或生物组织中生命体的活动现象作为变换结构的传感器，可以使生物活性材料（酶、蛋白质、DNA、RNA、抗原、抗体等）与物理化学换能器有机结合，从而检测待测物浓度。许多研究者正在努力开发可快速诊断COVID-19 的生物传感器，如环介导等温扩增已被广泛应用于多种病原体的检测，包括严重急性呼吸综合征冠状病毒（SARS-CoV）和中东呼吸综合征冠状病毒等［27，28］。电化学方法可以从电极表面的识别部位中区分出微小的变化，无需单抗体即可进行无标记检测［29］。

Zhu 等［30］设计了一种多重逆转录环介导等温扩增（mRT-LAMP）和基于纳米颗粒的横向流动生物传感器（Nanoparticle-based Lateral Flow Biosensor）检测方法（mRT-LAMP-LFB）来诊断COVID-19，为验证mRT-LAMP-LFB 法检测SARS-CoV-2 的适用性，他们使用该方法检测了海南省三亚市人民医院的33 例COVID-19 确诊患者口咽拭子样本和96 例非COVID-19 患者口咽拭子样本，结果显示，检测SARS-CoV-2 的灵敏度为100%（33/33 例COVID-19 患者口咽拭子样本），特异性为100%（96/96例非COVID-19 患者口咽拭子样本）。此外，该方法在1 h 内即可完成从样本采集到结果解释的全部诊断过程。由此可见，mRT-LAMP-LFB 检测方法诊断SARS-CoV-2 感染具有较高的敏感性和特异性，是一种快速、敏感、可靠的检测技术，有望成为COVID-19 无症状感染者的常用诊断方法。然而，随着SARS-CoV-2 病毒的广泛传播，mRT-LAMP-LFB技术的准确性可能会受到靶基因引物序列区域发生突变的影响。

Abrego-Martinez 等［31］也提出了一种基于适配体来检测SARS-CoV-2 S 蛋白的电化学生物传感器。该传感器可以直接用于与智能手机耦合的小型、低成本恒电位器，即可以使用手持恒电位器与智能手机相结合，直接在智能手机屏幕上实时快速检测SARS-CoV-2 S 蛋白。但是该传感器未经临床试验证明其对诊断COVID-19 的可靠性，若在临床试验中能证实该传感器对诊断COVID-19 以及无症状感染者的敏感性及特异性，这将有可能成为一种很有前景的COVID-19 检测工具。

4 小结与展望

COVID-19 的全球肆虐严重威胁到世界多个国家和地区人民的身心健康，而COVID-19 无症状感染者人数的不断增加在很大程度上加速了此次疫情的大流行。因此，通过各种检测手段尽早发现无症状感染者对于控制SARS-CoV-2 的传播至关重要。

核酸检测是目前筛查新冠肺炎无症状感染者的主要检测方式，然而，感染者病毒载量不足、对标本的处理不当等问题，在很大程度上会影响核酸检测的敏感性。SARS-CoV-2 抗原检测具有较高的特异性和灵敏度，但检测结果受样本质量、感染部位及病毒表达量等因素的影响也较大。血清学抗体检测方法操作简单、成本低，可与核酸检测联合使用以提高诊断的敏感性及准确性。胸部CT 扫描对新冠肺炎无症状感染者具有很好的诊断价值，可以为新冠肺炎临床治疗决策和疫情防控提供重要依据。最后，生物传感器等新技术的开发对于COVID-19 无症状感染者的诊断也具有推进作用，有望能在临床试验中得到更好的证实。

尽管本文所提及的几种可检测新冠肺炎无症状感染者的方法和技术，大部分具有良好的敏感性和特异性，但同时还存在一些局限性。面对COVID-19 疫情的反复以及SARS-CoV-2 的快速传播，仍迫切需要进一步的探索和改进COVID-19 无症状感染者的检测方法与技术。

作者贡献度说明：

江晶晶：选题和撰写；高春、冯富娟：文献资料的收集和整理；于晓辉：指导修改初稿；张久聪：选题和设计。