人类免疫缺陷病毒(HIV)检测技术的研究进展

仁心仁术

人类免疫缺陷病毒(HIV)检测技术的研究进展

王峥嵘
　　获得性免疫缺陷综合征，又称艾滋病(AIDS) ，是由人类免疫缺陷病毒(HIV)感染所引起的一种免疫缺陷性疾病。HIV感染的诊断是艾滋病预防控制工作的重要组成部分，建立敏感实用的检测方法对于监测、诊断或血液筛查，控制艾滋病的流行显得尤为重要。
1 HIV的感染机制及感染标志
　　HIV病毒侵入人体后，其表面糖蛋白gp120与细胞表面受体蛋白CD4以高亲和力结合，吸附到宿主细胞上；gp120再与宿主细胞表面辅助受体相互作用，使病毒与宿主细胞膜更接近；gp41产生一系列构象变化，其N端的融合肽片段插入宿主细胞膜，导致病毒包膜与细胞膜的最终融合，病毒RNA进入细胞。在HIV感染后，最先能够监测到病毒RNA、然后是p24抗原，最后是抗体。
　　在感染后的10～14d内，病毒RNA水平是呈指数上升，随后下降并保持在持续稳定的水平上，进入HIV无症状期。p24抗原水平随着病毒RNA水平的发展而发展，在急性感染期就可以出现，被认为是病毒复制的间接标志，但由于检测方法的灵敏度不够而使得其检出时间要比RNA晚。从HIV感染到能够检测出HIV抗体这一时期,被称作“窗口期”。在窗口期，能够通过病毒RNA、p24抗原和CD4淋巴细胞水平来确定HIV感染。CD4淋巴细胞水平随着感染的发展而逐渐下降,当其在血液中细胞下降到200个/ml时，就会发生严重的免疫缺陷，病人就被确诊为艾滋病。病毒RNA、p24抗原、HIV抗体和CD4淋巴细胞水平可以用来确定HIV感染、检测病情发展。
2 HIV感染的主要检测方法
　　目前检测HIV的方法有100多种，总体来说可以分为抗体检测和病毒检测两大类。病毒检测包括细胞培养(病毒分离)、p24抗原检测和病毒核酸检测。
　　抗体通常是在感染后3～8周能够被检测出来。目前，大多应用双抗原夹心法，这种方法具有很好的灵敏性和特异性。抗体检测由初筛和确认试验组成，初筛试验呈阳性的必须进行确认试验。酶联免疫吸附分析(ELISA)方法有一定的灵敏度，且操作简单、快速，适合对大量样品的检测。因此是目前临床通用的初筛检测方法。国际上有3种确认试验方法，包括免疫印迹试验、条带免疫试验及免疫荧光试验,目前以免疫印迹试验最为常用。
在窗口期，病毒抗体不能被检出，但可以检测到病毒相关抗原或分离病毒。抗原能够在个体感染后先于血清转化2～18天被检测到。因此，在血清转化期通过检测p24抗原有着很大的优势，可以作为早期辅助诊断HIV感染的一种方法。
　　病毒培养是检测HIV感染最精确的方法。一般采取培养外周血单个核细胞(PBMC)的方法进行HIV的诊断。
病毒核酸检测通常是通过检测HIV RNA水平来反映病毒载量，具有很高的灵敏度，使用适时荧光聚合酶链反应(PCR)技术，能够在HIV感染的前两周检测到病毒核酸。病毒核酸检测方法可用于HIV的早期诊断，如窗口期辅助诊断、病程监控、指导治疗方案及疗效测定、预测疾病进程等。目前常用的测定方法有逆转录PCR实验(RT- PCR)、核酸序列扩增实验(NASBA)、分支DNA杂交实验(bDNA)等。使用高灵敏度的适时荧光PCR技术，能够在HIV感染的前两周检测到病毒核酸。
3 目前检测技术的不足
　　细胞培养的方法检测HIV专一性强，不会出现假阳性，对于确认那些抗原/抗体检测不确定的个体和阳性母亲新生儿是否感染HIV有着重要的意义。但是须要有一定数量的感染细胞存在才能培养和分离出病毒来，因而敏感性差、操作时间长、操作复杂、必须在特定的P3实验室中才能进行，且费用较高(每次培养需要约200～500美元)，不适用于临床。
　　p24抗原检测能够在病毒开始复制后检测到血液中的可溶性p24抗原，但易出现假阳性。因此，阳性结果必须经中和试验确认，该结果才可作为HIV感染的辅助诊断依据。HIV-1 p24抗原检测阴性，只表示在本试验中无反应，不能排除HIV感染。
　　病毒核酸检测方法具有很高的灵敏度，对疾病进展的监测、抗病毒疗效观察和耐药性监测非常重要。但是，由于HIV基因的多样性，没有一套引物可以覆盖所有的HIV序列，使检测的敏感性又受到限制；此外现有的病毒核酸检测方法或是检测仪器、检测试剂昂贵，或是操作复杂，对操作人员要求高，既难以在一般实验室推广，又不适用于对大量病人的快速检测，同样不适合广泛的临床应用。
　　因此，既要提高检测的敏感性、特异性，缩短窗口期，又要简便、快速和降低成本已成为HIV检测技术发展的要求和方向，很多的研究正致力于寻找病毒检测的替代技术。
4 HIV检测技术的进展
　　近年来，HIV检测技术取得了很大进展。如发展了ICD p24抗原测定法(immune-complex disassociate，免疫复合物解离，ICD)、第四代HIV检测试剂、超敏感EIA、线性免疫酶测定(lineal immunoenzymatic assay)等，使检测出HIV感染的时间大大提前。
4.1 HIV检测试剂的发展
　　从1985年第一代HIV抗体检测试剂问世到现在，HIV血清学检测试剂已经发展到了第四代。第四代ELISA试剂的优点在于能同时检测抗原和抗体，降低血源筛查的残余危险度。与第三代抗HIV-1/2试剂相比，检出时间提前了4～5d，窗口期缩短了一周多，在对艾滋病早期诊断的效果上明显优于第三代。
　　但使用第四代试剂对艾滋病毒进行检测，仍然有2～3周的窗口期。此外，由于把抗原和抗体同时包被在反应板上，存在着相互干扰的可能，影响了免疫反应的特异性。而且由于第二窗口期的存在，也使得检测的敏感性受到影响。一般来讲，使用第四代试剂检测p24抗原，其灵敏度(20～100pg/ml)远远低于单独检测抗原抗体分析法(3.5～10pg/ml)。从方法学上来讲，这种基于ELISA的分析方法，灵敏度终归是有限的。相对化学发光和时间分辨荧光免疫分析技术等更先进的分析方法，它的灵敏度比较低。由此可见，提高敏感性、特异性、缩短窗口期和简便快速是HIV检测试剂未来发展的主要趋势。
4.2 病毒检测方法的发展
4.2.1　核酸检测方法研究进展　随着分子生物学技术的发展，核酸检测越来越受到人们的重视并将其与抗原抗体反应的高特异性结合起来形成了免疫PCR技术。这一技术具有特异性强和灵敏度高的特点，可用于单个抗原的检测。这促进了应用PCR技术进行HIV核酸检测的快速发展。自2001年起，COBAS Ampliscreen HIV- 1 Test等4种HIV核酸检测技术通过了FDA的批准，作为进筛选分析技术来进行HIV-1的检测。最近，实时荧光PCR检测技术的应用使HIV核酸检测技术又进入到一个新境界。通过这种技术，不但可以进行定性检测，更重要的是可以进行定量检测。Barletta等将这一技术应用到HIV的检测中，大大降低了病毒载量的检测限(0.66个拷贝相当于0.33个病毒粒子)。2002年4月国家药品监督管理局(SDA)批准了第一个HIV荧光PCR检测试剂盒。
4.2.2　p24抗原检测方法研究进展
　　随着检测灵敏度不断提高， p24抗原的检测逐渐从主要用于在窗口期辅助早期诊断和进一步缩短窗口期，发展到用于病毒载量测定。目前，p24抗原在以下几方面都有重要应用：HIV-1抗体不确定或窗口期的辅助诊断；HIV-1抗体阳性母亲所生婴儿早期的辅助鉴别诊断；第四代HIV-1抗原/抗体ELISA试剂检测呈阳性反应，但HIV-1抗体确认阴性者的辅助诊断；监测病程进展和抗病毒治疗效果。但现有监测病程进展和抗病毒治疗效果均采用昂贵、操作复杂的病毒RNA测定方法。我国HIV/AIDS病人绝大部分是在基层，检测一次病毒载量需要上千元(约1500元)，很难在基层普及，对疾病的治疗和控制很不利。高灵敏度p24 抗原检测方法的建立成为在发展中国家使用的病毒载量测定方法的一种选择。
　　近几年国外对建立高灵敏度检测p24抗原的研究一直没有停止，如为了提高检测血清中p24抗原的敏感性，将血清中免疫复合物解离后再进行测定，发展了ICD p24抗原测定法(immune-complex disassociate，免疫复合物解离，ICD)。2003年Sutthent等将免疫复合物热解离后通过TSA信号放大系统使用ELISA进行检测，使p24抗原检测的最小检出值由原来的10pg/ml降低到0.5 pg/ml，在HIV-1抗体阳性母亲所生婴儿早期的诊断中与RNA检测相当，与HIV核酸检测具有可比性，具有重要的实用价值。2004年，来自HIV病毒的发现者之一美国马里兰大学Dr.Robert C.Gallo所领导的实验室的一篇高灵敏度检测p24抗原的研究论文引起了广泛的关注， p24抗原的检测成为比病毒核酸检测更灵敏的方法。2005年来自美国马里兰大学的一篇长篇综述也开始关注p24抗原的检测，认为这可以作为低成本、适合在发展中国家使用的替代现有昂贵的RNA测定方法的一种选择。
　　目前，商品化的p24 抗原的标准检测方法主要是依据夹心ELISA原理。该方法是用抗p24抗原的抗体包被固相的双抗体夹心法，是检测抗原最为常用的方法，国内尚未见商品化的HIV p24抗原检测试剂的生产。
综上所述，用高灵敏的分析方法诊断艾滋病将有助于实现早期诊断，避免漏检，有助于对治疗艾滋病药物的疗效评价、预测和监测疾病进程，提高检测的灵敏性、缩短窗口期，是HIV诊断方法和诊断试剂持续发展的主要方向。
摘自《临床和实验医学杂志》2006年4月第5卷第4期 吕传臣等