病毒是一種古老的、原始的微生物，關於病毒的起源曾有種種推測：可能類似於最原始的生命；可能是細菌退化而來；甚至可能來源於隕石或彗星等“不速之客”。雖然病毒在生物進化中地位並未確定，但是病毒一旦產生以後，也同其他生物一樣，能夠通過變異和自然選擇而不斷演化和進化。
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病毒的構成只有一個蛋白質外殼內部包裹著DNA或RNA形成的一段序列，簡約的結構卻並不簡單。病毒是一種靠寄生在細胞內部才能存活和複製的微生物，病毒畢生的故事就像一部情節老套的連續劇，從尋找宿主開始、到入侵宿主和自我複製、宿主破裂病毒釋放，到尋找下一任宿主，週而復始。病毒對宿主的選擇還特別的挑剔，一般來說一種病毒只會寄生在一種或幾種特定細胞內。
由於病毒入侵感染的細胞不同，因此進行病毒檢測時樣本取材的部位也不盡相同。例如乙肝病毒只寄生在肝臟細胞內，流感病毒只寄生在呼吸道的細胞內。而這次引起全球範圍內流行的新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）就大量存在下呼吸道粘膜和肺泡組織液中，對於感染初期的患者來說，如果僅從血液樣本中是很難捕捉到新型冠狀病毒的蹤跡。
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對於人體來說，病毒是一個外來的“入侵者”，當病毒從破損的皮膚、粘膜、呼吸道、消化道等處入侵後，人體會產生一系列應激性的反應。病毒感染早期症狀通常不是很明顯，隨著病毒不斷複製，數目顯著增加，會引起紅腫、潰瘍等局部炎症，隨著病毒進一步增多，人體會通過咳嗽、腹瀉、發熱等向外排出病毒，抑制病毒複製，並激活體內免疫反應，對入侵的病毒進行全面滅殺。
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那麼如何才能對病毒進行有效的快速檢測呢？與細菌和寄生蟲等不同，由於病毒顆粒小，很難通過光學顯微鏡直接觀察，病毒載量高（通常大於107個）時通過組織切片樣本進行負染增強後，可使用電子顯微鏡觀測,但是通常到了這個時候，病人的“含毒量”也已經很大了。現在更常用的病毒檢測從方法學上主要分為核酸測定和免疫測定兩大類。
在病毒感染早期，病毒數量很少，對於已知的病毒種類，核酸測定可以捕獲到病毒核酸特定的序列，從而抓住病毒入侵的“蛛絲馬跡”。但核酸檢測本身有很多步驟，從製備樣本開始，鼻拭子、咽拭子等樣本比血液樣本中含有更多雜質，成分也更加複雜，這些成分很多會抑制核酸檢測試劑，降低檢出率。因此需要去除雜質，將病毒的序列純化提取。核酸樣本儲存和運輸也是非常重要的環節，比如新冠病毒是RNA病毒，而RNA不穩定，非常容易降解，因此存儲條件至關重要。這些步驟中出現任何一個問題都可能導致病毒核酸無法檢出。
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免疫測定是一種間接檢測方法，主要是尋找針對該病毒的特異性抗體，以檢測抗體來代替直接檢測病毒。舉例來說，如果有人感染了麻疹病毒，且沒有接種過疫苗，那麼身體裡就會產生針對麻疹病毒的抗體。同樣，假設被新冠病毒感染，我們的身體也會產生針對新冠病毒的抗體。IgM是初次體液免疫應答中最早出現的抗體，是機體抗感染的“先頭部隊”，在感染的初期起作用但維持時間短、消失快。一般在感染新冠肺炎後的7天，發病3天左右，血液中就會產生特異性IgM抗體。將IgM抗體檢測和核酸檢測互相印證，就可以極大提高新冠肺炎的診斷率。而IgG抗體則產生較晚，但維持時間長、消失慢、濃度高，可作為遠期感染的指標。並且對於病毒治療和疫苗研發的意義也非常重大。通過對恢復期患者血清中抗體提取和純化，可以有望尋找到對病毒有明顯抑制作用的“中和抗體”，這可以快速應用的臨床危重症患者的治療，也可以用於預防性疫苗的研發。
無論是核酸檢測，還是抗體檢測，都是“有的放矢”，對已知病毒進行檢測。而高通量測序在病毒檢測，尤其在新病毒發現和鑑定中發揮著大作用。對於未知病毒鑑定來說，首先需要完成病毒的分離和純化，通過對未知病毒核酸序列進行測序和鑑定。通過對臨床病毒基因組進行連續分析，就可以跟蹤病毒隨時間的突變，這對揭示病毒在時空中傳播的偏好和特點，實時監控病毒在易感人群中的傳播更為重要，也可以為公共衛生干預手段提供信息，讓我們更好地知道病毒如何變異，如何傳播，從而讓我們更好地預測未來，並希望能預防病毒的進一步傳播。
傳統的檢測方法是在實驗室中對病毒標本進行核酸擴增、凝膠電泳、免疫熒光標記等分析，隨著檢測技術的不斷髮展，新的病毒檢測技術在靈敏度和準確性方面進行了很大提升。例如數字PCR、雜交捕獲免疫熒光、膠體金免疫分析、CRISPR（規律間隔成簇短迴文重複序列）基因編輯技術、下一代測序等新技術不斷髮展。
快速、準確是檢測中最重要的兩個指標。目前發展前景最好的，是可便攜式的快速檢測技術，可以將病毒快速檢測部署到醫院甚至社區中。一體式的儀器可以在全封閉檢測芯片完成核酸提取及檢測，可適用於急診、ICU、救護車、社區、家庭、火車站等環境下快速識別感染人群，這為病毒防控提供了更有力的武器。
參考文獻：
1. 《病毒的起源與進化》（西）多明戈 科學出版社 2009 ISBN 9787030243096
2. 《人體和細胞的故事》之病毒和免疫的戰爭孫涵蘊https://zhuanlan.zhihu.com/p/36727863
3. 呼吸道病毒多病原檢測技術研究進展隋竑弢，王大燕，舒躍龍 《病毒學報》2013年02期
來源：中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
