新冠病毒快速抗原检测对奥密克戎等变异株的敏感性如何？

01 引言

自新冠病毒（SARS-CoV-2）出现以来，已经开发出了各种各样的诊断方法。这些检测方法主要使用实时定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCRs）来检测病毒RNA。qRT-PCRs具有较高的灵敏度和特异性，是COVID-19诊断的金标准。然而，qRT-PCRs的诊断需要先进的实验室基础设施和训练有素的人员。而且获得检测结果的时间相对较长，这可能会妨碍直接决策。

另一种诊断方法是快速抗原检测试验(RDT)。RDTs可以在家里完成，在较短的时间内得到结果，是qRT-PCRs诊断的补充。顾名思义，RDT是基于对抗原存在的检测。新出现的关注变异株 (VOC) 凸显了持续验证当前诊断检测方法的必要性。

OraSure InteliSwab^® Covid-19快速抗原检测是最近研发并获得FDA紧急使用授权的快速抗原检测试验（Rapid Antigen-Detecting Test，RDT），它基于一种靶向核衣壳蛋白（NPs）的侧向流动装置。在这里，我们使用所有当前已识别的 VOC（阿尔法、贝塔、伽玛、德尔塔和奥密克戎）与 SARS-CoV-2 的祖先谱系（谱系 A）对比，以评估 InteliSwab 的敏感性。此外，我们采用叙利亚仓鼠 COVID-19 模型来确定 InteliSwab 在受控感染环境中的性能。

02 试验的材料和方法

2.1 对新冠病毒变异株的核衣壳蛋白（NPs）进行测定，试剂盒的测试区和对照区各有一条红线表示为检测阳性(如图1a所示)。

2.2 本研究中使用的新冠病毒病毒在VeroE6细胞中进行繁殖，分离的新冠病毒变异株见表S1。

2.3 对新冠病毒的检测。在稀释和测试之前，对每个新冠病毒变异株都进行辐照灭活。这种RDT试剂盒对辐照和未辐照的毒株的敏感性都是相同的（图S1）。然后，用1倍的杜尔贝克磷酸盐缓冲盐水(PBS)对辐照后的新冠病毒变异毒株进行10倍连续稀释。每种稀释度进行3次OraSure InteliSwab^® 快速检测，每种变异株总共使用15个试剂盒。通过从10倍稀释液的更精准的检测限值(More precise limits of detection，LOD)开始，对每个变异株进行3次重复的2倍连续稀释，确定了该试验的更精确的LODs。每种稀释液使用三个试剂盒。对10倍连续稀释液，采用相同的程序加载样品和分析测试结果。每个变异株的最终LOD被确定为所有9个测试盒均为阳性的最低浓度。

图S1.德尔塔病毒辐照前后InteliSwab^® 检测评价

2.4 动物实验。4至6周大的叙利亚金仓鼠(每组6只)接受40µL含1×10e3半数组织培养感染剂量(TCID50)/mL的新冠病毒鼻部挑战。所有病毒悬液均进行全基因组测序，未检测到突刺或核蛋白的SNPs>10%。每天记录重量。在感染后的第1-7天，将口咽拭子收集在 1 mL 的 DMEM2 中。按照使用说明，将 50 µL 培养基移液到 InteliSwab 的吸水垫上，如前所述。

03 结果

通过使用单克隆抗体，OraSure InteliSwab^®  Covid-19快速抗原检测试剂盒检测到了保守的新冠病毒的核衣壳蛋白 (NP)。为了评估这种RDT对不同变异株的检测性能，我们首先为已鉴定出的新冠病毒变异株和原始病毒株生成重组核衣壳蛋白（表1）。在磷酸盐缓冲盐水 (PBS) 中制备样品稀释液，每个 RDT 使用 50 µL 稀释液。为了确定检测限 (LOD)，对每个变体 NP 进行了 20 次测试。在不同的NP之间观察到有限的变化；阿尔法和伽玛的NP LOD为0.313ng/mL，原始病毒株、贝塔、德尔塔和奥密克戎的NP LOD为0.469ng/mL（表2）。

表1. 新冠病毒变异株的核衣壳蛋白突变

表2. InteliSwab^® 对新冠病毒变异株的检测限值

使用新冠病毒分离株评估这种RDT的敏感性。病毒数量从1×10e5 TCID₅₀/mL开始连续稀释10倍，测定新冠病毒基因组拷贝数和周期阈值（ct值）。然后，每种稀释液检测50µL，重复三次。3个RDTs均为阳性的最低病毒浓度为1×10e3 TCID₅₀/mL，而伽马变异株是1×10e4 TCID₅₀/mL。这些最低的具有3个RDTs阳性的病毒稀释度代表的ct值在21到23之间，对应的基因组拷贝数在7.72×10e6和1.59×10e6 Copies/mL之间。

为了进一步区分，从上述10倍稀释后的3个阳性RDTs的最低病毒浓度开始，我们重复进行了2倍的稀释，然后使用RDT对50µL稀释液进行三次评估。LOD定义为所有9个阳性RDTs的最低病毒浓度。得出LODs，原始病毒株和阿尔法为2.50×10e2 TCID₅₀/mL，贝塔、德尔塔和奥密克戎为5.00×10e2 TCID₅₀/mL，伽马为2.50×10e3 TCID₅₀/mL(表2，图1b)。对于ct值，LODs分别为原始毒株24.85，阿尔法25.16，贝塔25.41，伽马25.03，德尔塔24.36，奥密克戎25.04(图1c，图S2)。这些值对应于基因组数量分别为5.61×10e5、6.06×10e5、3.77×10e5、4.30×10e5、9.13×10e5和4.51×10e5 Copies/mL。

为了确定这种RDT在受控感染环境中的性能，我们使用了新冠病毒叙利亚仓鼠模型。6只4-6周龄叙利亚金仓鼠为一组，共6组。分别在每组仓鼠的鼻内接种1×10e3 TCID₅₀/mL的新冠病毒原始毒株和5种变异株。每天收集口咽拭子。拭子采用qRT-PCR和RDT方法同时检测。平均而言，所有这6只动物从感染后第1天（1 DPI)开始，原始毒株、阿尔法、贝塔、伽马和德尔塔连续4天均呈阳性。然而，接种奥密克戎组，RDTs在2 DPI为6/6阳性，3 DPI为5/6阳性，3 DPI和4 DPI为3/6阳性。在6 DPI和7 DPI时，检测均为阴性(图2a)。这可以解释为与其他变异株相比，奥密克戎感染后的病毒释放减少，而不是试验敏感性的降低所造成的(图2b)。不同病毒间RDTs阳性的总体ct值在不同病毒之间具有可比性，最多为24-26(图2c)。结合该动物模型中病毒释放量的减少，这表明RDT的功能与宿主体内的感染动力学直接相关。

图1.InteliSwab^® 检测新冠病毒变异株的性能

图2. 新冠病毒叙利亚仓鼠模型的InteliSwab^® 检测结果

04 讨论 

我们观察到InteliSwab^® 对变异株抗原的检测敏感性与原始毒株相比只有微小的差异。因此，可以认为当前变异株NPs中存在的突变并不影响该RDT的检测能力。基于这次研究结果，重组NPs可以作为快速筛选RDT功能的有价值的分析工具。

值得注意的是，基于最低ct值确定的病毒峰值，谱系A、阿尔法、贝塔、伽马和德尔塔病毒峰脱落在 1DPI ，而奥密克戎的峰值在2DPI 。此外，与其他变异株相比，仓鼠模型中的病毒释放速度更快。因此，基于接种奥密克戎的叙利亚金仓鼠采集的样本可以发现RDT 存在检测延迟。表明病毒脱落的整体时间动态，可能会影响 RDT 的感染检测能力。初步人类研究数据表明，奥密克戎脱落峰值亦会出现延迟，类似于仓鼠模型的结果，而这会导致 RDT 无法在早期阶段检测出SARS-CoV-2 感染。

该试验显示，检测新冠病毒与包括奥密克戎在内的所有变异株之间的敏感性相当。试验数据表明，该RDT不受NP当前突变的影响，但未来的突变是否会影响RDT的敏感性尚未可知。因此，有必要不断地评估现有的诊断试验。

05 结论

OraSure InteliSwab^® Covid-19快速检测并不降低新冠病毒原始毒株与包括奥密克戎在内的任何关注变异株（VOC）的敏感性。

图：新冠感染病毒血症、抗原血症和免疫反应的时间表

Pathophysiology and Timeline of Viremia, Antigenemia, and Immune Response during Acute SARS-CoV-2  Infection（来源：Drain Paul K,Rapid Diagnostic Testing for SARS-CoV-2.[J] .N Engl J Med, 2022, 386: 264-272.）

参考文献：

Weishampel ZA, Young J, Fischl M, Fischer RJ, et al. OraSure InteliSwab^®  Rapid Antigen Test performance with the SARS-CoV-2 Variants of Concern Alpha, Beta, Gamma, Delta, and Omicron. medRxiv [Preprint]. 2022 Feb 4:2022.02.02.22270254. doi: 10.1101/2022.02.02.22270254. PMID: 35169818; PMCID: PMC8845516.