病毒檢測的原理是什麼？

有一種新型病毒出現，且像野火般散播出去。為了控制住疫情，研究員首先必須要收集感染者的資料。有兩種主要的病毒檢測技術非常重要：一種能判斷你目前身上是否有病毒，另一種則能顯示你是否曾經得過病毒。那麼這些檢測是怎麼運作的呢？賽菈．萊特帶大家來探究 PCR 檢測和免疫分析背後的科學。

完整課程連結：https://ed.ted.com/lessons/how-do-virus-tests-actually-work-cella-wright
課程設計：賽菈．萊特
導演：Hype CG

有一種新型病毒出現，
且像野火般散播出去。

為了控制住疫情，

研究員首先必須要收集資料，
了解受感染的是哪些人。

有兩種主要的病毒檢測技術非常重要：

一種能判斷你目前
身上是否有病毒，

另一種則能顯示
你是否曾經染上病毒。

這些檢測的原理是什麼？

聚合酶連鎖反應（PCR）檢測

針對病毒在人體內的遺傳物質，

可用來診斷受測者
目前是否受到感染。

但，這種遺傳物質的量
可能非常微小，

微小到很難偵測到。

此時 PCR 就派上用場了：

PCR 被廣泛應用在

將遺傳資訊放大到
可以很容易觀察到的程度。

若要針對前所未見的病毒
來開發 PCR 檢測，

研究員首先得要對該病毒的
遺傳物質即基因組做定序，

找出該病毒與其他
病毒不同的區域。

接著，PCR 會把目標放在
這些特定區域上。

PCR 檢測一開始要先收集樣本：

肝炎病毒可以用血液樣本，
小兒麻痺病毒可以用糞便樣本，

冠狀病毒可以用取自
鼻子或喉嚨的樣本。

樣本會被送到中央實驗室，

在那裡進行 PCR，來檢測
是否有該病毒的基因組。

可以透過 DNA 或 RNA
來做基因資訊的編碼。

如，人類乳突病毒用的是 DNA，

而引起 2019 冠狀病毒病的
SARS-CoV-2 則用 RNA。

在進行 PCR 之前，病毒的
RNA ——如果有的話——

必須要經過反轉錄，
來製造一股互補 DNA。

接著，研究員會進行 PCR。

如果樣本中有病毒，
其獨特的遺傳編碼區域

就會被互補的引子
辨視出來，並被酵素複製。

一股 DNA 就會變成數億股，

會被帶有螢光標記
染料的探測器偵測到。

如果 PCR 機器感測到螢光染料，

樣本對該病毒的
檢測結果就是陽性，

意即受測者受到感染。

另一方面，免疫分析檢測的是
免疫系統對病毒的記憶，

顯示受測者是否曾經被感染過。

原理是，受到感染時，

免疫系統會針對不同病毒
產生出不同抗體。

這類抗體是有專門功能的蛋白質，

能夠辨視出、對抗
外來物質，如病毒。

免疫分析可偵測到 IgG 抗體，
這類抗體是最充足的抗體，

及 IgM 抗體，在因應新感染時
最先產生出來的抗體。

若有發現 IgM 抗體，
就表示近期有受過感染，

但因為身體至少要一週才能
產生出偵測得到的抗體量，

若想診斷目前是否有受到感染，
這種方式並不可靠。

同時，在感染過後，IgG 抗體
還會額外在體內循環一段時間；

發現這種抗體通常是表示
受測者曾經接觸病毒且已復原。

在進行免疫分析之前，

健康專業人士會幫受測者抽血。

接著讓血液樣本和一部分
要檢測的目標病毒做接觸。

如果受測者過去曾經
有接觸過這種病毒，

在檢測時，體內針對這種病毒
產生的抗體就會和病毒結合。

這種反應會造成顏色改變，
表示樣本檢測的結果為陽性，

也就是該受測者曾經接觸過病毒。

免疫分析特別重要的應用是：

回溯診斷曾經受過感染

卻沒有被檢測出來的人。

如果有人已經有可以抵抗病毒的
免疫力，那是很讓人振奮的：

在某些情況下，可以把他們的血漿

拿來治療還在和病毒奮戰的人。

PCR 和免疫分析的準確度

和效率一直都不斷在提升中。

比如，在 PCR 的創新上，

已經出現了獨立檢測裝置，

可以在一小時內得到結果。

數位 PCR 可以量化
目標 DNA 的個別片段，

未來有很好的前景，
能將正確率大大提升。

雖然免疫分析的發展
很難快得起來，

但新加坡的研究員已經
能夠針對新型冠狀病毒

建造出免疫分析，且時間還是
在宣佈新型冠狀病毒大流行之前。

這些檢測——
及開發它們的科學家，

和管理測試的健康專業人士——

都是非常重要的。

如果能及早拿來實際應用，
數百萬人可能會因此得救。