BESA THURSDAY 比薩攝食日(二) I can catch you！疾病守門員－快篩裝置：側流式免疫原理

撰文/莊惠文

編輯/陳憶萱

圖/莊惠文

新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）為全球蔓延的流行病，新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）的感染對於大多數人來說都是輕症，然而約 20% 左右的人將發展成嚴重的疾病，因此如果能在早期階段進行篩檢並進行隔離治療，將可有效減緩流行率與發展成嚴重疾病的可能。為了因應疫情，各國積極投入開發量產快篩的腳步，今天就讓 BESA 小編來跟大家介紹這小小抗疫神器吧。

快篩裝置發展史

屬於定點照護檢驗 (point-of-care testing, POC) 的一種，因成本低廉、製造過程簡易、獨立於儀器完成檢測、方便攜帶移動與材料簡單等優點，在任何地方皆可進行簡易醫療檢測。有益於臨床病患的病情快速篩選，運用有效率的監測、診斷、歸類疾病並進行合適之治療。由於可以快速做出初步檢測，疾病可在早期階段得到診斷，並開始治療處置，以改善患者的健康狀況。

POC 測試設備發展起源於 1917 年，首次大規模將免疫測定法用於診斷傳染病。隨後 1960 年的放射免疫測定 (radioimmunoassay, RIA) 和 1971 年的酶聯免疫測定 (enzyme-linked immunoassay, ELISA) 更提高了靈敏度，從而加快了疾病診斷的免疫測定。但是這些步驟費時繁瑣、需要專業的技術人員並且需要儀器設備而造成這些技術不適用於 POC。因此側流免疫測定法 (lateral flow immunoassay, LFIA ) 從而誕生，並在 1980 年代後期推出了第一個產品，即大家所熟知的驗孕棒。

快篩的基本原理

一般常藉抗原抗體之結合作為待測物分析方法，裝置結構由樣品墊 (sample pad)、共軛墊 (conjugated pad)、測試墊 (test pad)、吸收墊 (absorbent pad) 和背板 (backing pad) 組成。其中共軛墊常以修飾抗體之金奈米粒子 (gold nanoparticle, GNP) 為標記物加入其中。金奈米粒子因表面電漿共振 (surface plasmon resonance, SPR) 造成光譜位移呈現肉眼可見之酒紅色。測試墊常由硝化纖維膜（nitrocellulose membrane, NC membrane）組成，並在上噴有捕捉分子 (如抗體) 的檢測線 (test line) 與對照線 (control line)，透過靜電等作用力提供捕捉分子附著。此外 NC membrane 具有孔洞，可提供毛細作用使液相樣本在膜上單向流動，故稱之為「側流式」。

運作流程以抗體為基礎之側流式檢測法依照檢測分析物方式可分為三明治型 (sandwich) 與競爭型 (competitive) 兩種。其中較常見為三明治型，其硝化纖維膜上檢測線與對照線抗體不同種類，藉由金奈米粒子上抗體與分析物免疫親和反應形成金奈米粒子-分析物複合物，而後流經 test line 上抗體時，分析物再與其結合，將分析物夾在中間之三明治架構，剩餘過量金奈米粒子流經 control line，金奈米粒子表面抗體之物種辨識區位置再與 control line 上抗體進行免疫親和反應。當 test line 與 control line 同時呈現兩條訊號線結果判定為陽性；若是僅出現對照線則結果判定為陰性。

新型冠狀病毒快篩發展的挑戰

儘管快篩能夠提升採檢量能，成功進行早期檢測的關鍵在於專一性與靈敏度，此類型之檢測仍需要更多確認與驗證。在靈敏度方面，檢測出陽性的結果，是否能真正達到早期治療隔離的階段？專一性方面，在病毒變異快速下，快篩能保持專一性嗎？期望快篩技術測試發展日益純熟，共同為防疫前線奮鬥。

【參考資料】

https://www.bbc.com/zhongwen/trad/world-52091419
Dzantiev, B. B., Byzova, N. A., Urusov, A. E., & Zherdev, A. V. (2014). Immunochromatographic methods in food analysis. TrAC, 55, 81-93.
Kozel TR ,Burnham-Marusich AR (2017). Point-of-Care Testing for Infectious Diseases: Past, Present, and Future. J Clin Microbiol. Aug;55(8):2313-2320