在2010年11月举行的“中国输血协会第五届输血大会暨2010中国输血医学高层论坛”上,血液安全问题仍然是各地血液中心和研究机构的关注重点,而血液检测则是预防输血传染病,提高血液安全性的重要环节。对献血者的筛查,传统方法是依赖免疫测定技术,以发现病毒抗体或抗原。但由于“窗口期”的问题,受血者仍然存在一定输血传播传染病的风险。核酸检测(Nucleic Acid Testing, NAT)是一种比目前常规检测更为灵敏的血液检测方法,显著缩短“窗口期”,进一步减少输血所引发的疾病传播的可能性。
核酸检测
核酸检测是通过直接检测病毒核酸来确定是否存在病毒感染的一类检测技术,可用于筛查全血及血浆样本,缩短“窗口期”,从而保证供血安全。目前常用的NAT筛查技术主要包括转录介导的扩增(TMA)、聚合酶链反应(PCR)及动态PCR。
核酸检测可与传统血清学检查方法互补
目前常规的血液检测[酶联免疫测定技术(EIA)]可以用于检测献血者血液中的抗原(HBsAg、HIV p24抗原)和抗体(抗-HIV-1/2、抗-HBc、抗-HCV),但是当献血者在感染的窗口期(或隐性感染)献血时,患者仍然存在输血后感染HIV或肝炎病毒的残余风险。与之相比,NAT则具有更高的敏感度和特异性。NAT可显著缩短“窗口期”(即献血者病毒暴露和抗体产生之间的时间周期)。通过缩短窗口期,可以对感染做到早期检测,并因此进一步减少输血所引发的疾病传播的可能性。
例如,如果采用血清学检测,大约要在HCV感染后2个月才能检测到抗HCV抗体, 而NAT检测可在5天左右就检测到HCV RNA。美国经过10多年利用NAT检测血液中的HIV和HCV,无偿献血者HCV RNA和HIV RNA阳性率下降至1/222200及1/2200000。
PCR和TMA
PCR是一种可将单个或少量DNA片段扩增达到数个数量级,产生数千至数百万特异性DNA序列拷贝的检测方法。大多数PCR采用的是热循环法,使双螺旋结构的DNA物理性解离(在高温下DNA解链),并作为DNA合成(在较低温度下)期间的模板,通过DNA聚合酶对靶DNA进行选择性扩增。循环完成后,扩增产物可通过各种方法分析。
TMA则是一种转录扩增的过程,它使用两种酶,逆转录酶和T7 RNA聚合酶,在酶催化下复制出上亿的RNA序列拷贝。它包括三个主要步骤:首先是目标捕获,用洗涤剂破坏病毒包膜或衣壳,使RNA或DNA释放,从而捕获寡核苷酸结合于病毒核酸(至少2个保守区域)和内标分子(IC)上,然后结合于磁性微粒的互补序列。第二步,扩增,它使用两种酶,即MMLV逆转录酶和T7 RNA聚合酶。逆转录酶用于产生一个具有目标序列的DNA拷贝(含有T7 RNA聚合酶的一个启动子序列),然后以DNA拷贝为模板,通过T7 RNA聚合酶催化生成多个RNA扩增子的拷贝。例如Procleix Ultrio分析系统应用TMA方法对HIV-1 RNA、HCV RNA和(或) HBV DNA的区域进行扩增。最后进入第三步,检测,即通过标记有化学发光分子的检测探针,对扩增后的病毒核酸片段进行特异性检测,分别检测内标分子信号和病毒核酸信号,随后检测系统软件自动对结果进行分析,并报告样品检测结果。
与其他NAT检测方法相比,TMA的优点主要为:它是专门为诊断和血液筛查而设计,旨在解决血液筛查人群的检测需要;可以在一支试管内实现多个病毒的同时检测,从而大大简化了检测过程;方便,实验室借助TMA可减少血液筛查NAT试验的步骤和缩短处理时间,从而可以更快得到结果;根据筛查平台的不同,全自动和一体化的cGMP环境可减少材料转移步骤、降低由操作者引起的操作误差和污染风险。
筛查平台
NAT筛查可通过两种方式进行:单样本检测(IDT)和混合样本检测(Pooled Testing)。单样本检测是对样品进行逐一检测的试验形式,检测前无需进行病毒遗传物质的任何稀释——在窗口期病毒浓度已经很低,这可以保持最高的灵敏度水平。而混合样本检测则是将多个样本混合后进行检测,从而降低检测成本。
单样本检测的优势
与混合样本检测相比,单样本检测的灵敏度更高。研究表明,单样本(ID)NAT在血清学阴性的献血者样本中的病毒阳性检出率是多样本(MP)NAT的4倍,提示ID NAT是一种灵敏度更高的NAT检测策略。尤其是对于HBV DNA的检测,由于HBV在“窗口期”的病毒载量较低,为防止HBV病毒阳性血液漏检,最好采用单样本检测。此外,由于IDT无需进行稀释和混合,可提高检测通量,减少污染机会。
混合样本检测的优势
混合样本检测的优势则在于可在大规模血液中心进行大样本检测,效率更高,同时可降低检测成本。2010年美国血库协会(AABB)年会上加拿大血液中心发布的一项研究结果显示,Plocleix Tigris(诺华诊断)系统在进行IDT或较大混合血样筛查时均可在最少设备和实验室人员的条件下达到最佳检测流程。
NAT全球应用趋势
NAT在美国的应用
每年,全球有数以百万计的人接受输血或输入血液制品,一份受感染的全血可能会感染5个人,由一份全血提取的血液制品可以感染多达1000人。NAT可通过缩短检测“窗口期”来提高对血液供应的安全保障,保护患者不会因为接受污染的血源而感染疾病。同时,许多献血者在毫无症状或者感染初期,也许还不知道自己已经感染了某种病毒,NAT也能帮助他们发现疾病,进而及时进行治疗。
因此,在20世纪90年代末,美国的许多血库都开始用NAT补充血清学试验(图)。研究结果显示,NAT可使HBV阳性的漏检率从1:11.5万(血清学)降低至1:33.5万(NAT),使HCV阳性的漏检率从1:19.9万(血清学)降低至1:139万(NAT),使HIV的漏检率从1:104.8万(血清学)降低至1:152.5万(NAT),大大提高了血液安全性,减少了患者在接受输血和血液制品时的顾虑。
NAT在其他国家的应用
除了北美洲外,NAT也已经被引进欧洲国家、澳大利亚、新西兰,以及亚洲部分国家,包括日本、新加坡、中国台湾和香港。
法国于2001年开始采用NAT对捐献血液进行HIV-1和HCV筛查。2008年法国开展了一项广泛的性能评估研究,对两个NAT筛查系统cobas s 201和Procleix Tigris进行了头对头的比较。研究集中于比较两个检测系统检测不同基因型的HBV、HCV和HIV样品时的分析灵敏度。在检测HCV RNA和HIV RNA稀释板时,Proceleix Tigris ID-NAT格式的灵敏度显著高于cobas s 201 MP-NAT,但在对某些HBV基因型板进行检测时,二者之间的灵敏度差异不具有显著性。
澳大利亚于2000年开始借助Duplex(HIV-1/HCV)进行NAT检测,于2009年采用Ultrio开展HBV检测以及HIV和HCV检测的前期研究,并于2010年采用Ultrio进行HBV检测。
中国台湾是HBV感染的流行地区,其中HBsAg血清阳性率为17.3%,而HCV血清阳性率为4.4%,HIV为0.012%。台湾从1985年开始已经实施了广泛的HBV疫苗接种,并采用第三代HBsAg血液筛查检测,以控制HBV感染。 然而,有一项研究报告称至少3%人群携带隐匿性HBV,因此,输血传播性HBV(TTHBV)仍然存在,强调需要采取额外的血液安全性措施。因此,台湾从2010年开始用Procleix ULTRIO Assay进行HBV/HCV/HIV-1 NAT筛查。
中国香港为HBV患病率较高的地区,从2007年开始用TIGRIS系统的Procleix ULTRIO Assay进行HBV/HCV/HIV-1 NAT筛查。2009年,香港采用ULTRIO Plus对捐献血液进行灵敏度更高的HBV检测。
南非则是献血者中的HIV-1患病率相对较高的国家,从2005年开始用Procleix ULTRIO Assay进行HBV/HCV/HIV-1 NAT筛查。
我国从2009年开始进行NAT的研究,并认识到NAT确实对提升血液安全、检测血液里的感染性指标具有重要意义。2010年初,卫生部开始在全国12个省内的15个血液中心开展核酸测试技术的试点工作。通过今年开展的试点工作,我国将建立符合中国国情的NAT检测方法和质量控制系统,将我国的血液安全性提升到一个新的高度。
----(深圳市血液中心 杨宝成)