COVID-19 (SARS-CoV-2) 爆發 3 個多月,已席捲全球逾 150 個國家和地區,每日確診人數不斷攀升,歐盟 27 國甚至將首次全面關閉邊境 30 天。從病毒檢測,疫苗開發和藥物測試,科學界透過分進合擊方式來加速研發進程。世翔國際在 COVID-19 (SARS-CoV-2) 各階段的研究上,將盡最大的能力滿足客戶需求。

一、疾病檢測&分類

以病毒為主可分為三部份,分別為病毒核酸檢測、病毒分離培養及病毒抗體檢測。因目前病毒培養實屬不易,需在 BSL-3 生物安全等級實驗室操作,故目前實驗室診斷以 real- time RT-PCR 核酸檢測為主。然而,檢測準確度會因樣本來源,採樣技術,康復情況和儀器極限等因素,多項變因影響是否可準確的偵測到病毒,檢測時間需要至少 4 個小時。[1]

 

為了加速檢測速度與敏感度,可採取檢測血清中的 IgM 與 IgG 抗體之變化 [2],可動態瞭解患者處於何種感染階段。因為,IgM 是感染初期出現的抗體,可用於疑似病例之早期篩檢;IgG 則於感染中後期出現,可了解患者處於恢復期或是否曾被感染。所以主要應用方向包括:
(1) 社區回溯與檢測疑似無症狀患者。
(2) 確認病患是否已無傳染力,符合出院標準 (patients discharge)。

 

另一方面在目前重症監護病房數量不足且情況緊急,正確分類需要重症監護的患者至關重要。有研究表明 IL-6 是一種有效的標誌物,可以高準確度預測呼吸衰竭並幫助醫生及早正確分配患者。

二、偵測病毒量和傳染力

理論上一株病毒可以感染一顆細胞;但由於複製的缺陷、偶發的突變,病毒不見得每次都能複製出具有感染力的子代。使用 virus plaque assay 的方式,計數斑點的數目並分析,可以回推病毒力價,釐清病毒傳染力。

三、疫苗開發

1. 疫苗研發方向

疫苗,是這場世紀之疫終極武器。疫苗分為兩種,一種是「活性減毒疫苗」,一種是「不活化疫苗」。近年來,新型疫苗大多是屬於不活化疫苗,接種之後比較安全。但是不活化疫苗進入人體後無法複製,需要相當的抗原量才能刺激足夠的免疫反應。台灣疫苗國家隊在 2 月 7 日啟動後,國衛院宣布同時投入胜肽、DNA、重組病毒、次單位 4 種疫苗研發,皆須測試誘發毒殺性 T 淋巴細胞反應 [3]。

2. 免疫反應測試

ELISPOT 是目前公認最靈敏的「抗原特定 T 細胞」之體外檢驗技術(能從 20 萬 -30 萬個細胞中檢出 1 個分泌該蛋白的細胞)。可評估疫苗效力,或是疫苗注射路徑影響。現階段已經用於測試 COVID-19 的免疫反應,針對 T cell 的細胞因子有 IL-2, IL-6, IFN-r, TNF–α,針對 B cell 有 IgG, IgA, IgM。當樣品稀少,又需同時偵測 2~4 種標的物時,可使用 FluoroSPOT 代替 ELISPOT。分析儀器可自動完成計數&分析步驟。

柏林的 Accelero Bioanalytics GmbH (“Accelero”) 公司近期獲得 SARS-CoV-2 測試的權威許可 [4],亦提供 FluoroSpot 檢測法,靈敏測試在體外 SARS-CoV-2 刺激細胞後的 IgG 分泌,致力於先天免疫反應監測的免疫學檢測如 IgG 和 / 或 IgM 的檢測以及針對人血清中 SARS-CoV-2 的效價測定 [5]。

延伸閱讀:何種動物適合進行 COVID-19 的動物實驗?

3. 更多疫苗開發方法_醣蛋白疫苗

COVID-19 病毒上的 S 蛋白與人類細胞膜上的 AEC2 結合是 COVID-19 病毒進入人體的關鍵。而且,S 蛋白高度糖基化,因此,解決 S 蛋白的糖基化可能有助於理解病毒與受體的結合,融合,進入和復制。 此外,闡明糖基化是設計用於疫苗開發的合適抗原的重要步驟。[6]

中研院基因體研究中心研究員,去年才發表成功開發新式的單醣流感疫苗 [7],使用酵素 Endo H[8] 切斷病毒醣蛋白上的醣,醣蛋白表面的多醣分子逐步減成單醣分子。然後用原型及單醣型的醣蛋白做為疫苗。所產生的疫苗 不但不具病毒的危險性,而且可以產生更好的免疫力。目前也投入了 2020 新型冠狀病毒疫苗的研究。

4. 疫苗量產

研發疫苗之後,要進行大量測試前,一定需要量產。Novavax,Inc. 臨床階段的生物技術公司,獲得 CEPI 資助以支持 COVID-19 疫苗計劃 [9],預計於 2020 年春末啟動。使用 iLineF [10] AI 智能自動監控疫苗製造中細胞培養階段,優化製程。

四、藥物開發

3 月底統計,歐洲,美洲,亞洲約有超過 30 個 Covid-19 的藥物與治療開發計畫正在進行中。目前最被看好的三大希望之藥為:抗瘧疾老藥「羥氯奎寧」(Hydroxychloroquine)、尚在臨床試驗階段的新藥「瑞德西韋」(Remdesivir),以及抗流感的二線藥「法匹拉韋」(Favipiravir)[11]。原用於治療伊波拉病毒的新藥瑞德西 Remdesivir,現已在中國、美國、台灣展開治療 Covid-19 的臨床試驗。其他的藥物候選者還有 Kevzara。Kevzara 為 IL-6 receptor 抑制劑,可抑制 IL-6 介導的發炎訊號,預期可降低 Covid-19 導致的過度免疫反應 [12]。

有鑒於多項試驗計劃逐漸開啟,FDA 於 3 月 18 日發布了最新的 Covid-19 臨床試驗指南,以確保在大流行期間,臨床試驗參與者的安全。

五、未來展望

微創藥效學生物標誌物

COVID-19 很能適應人體的呼吸道,,它將會是有潛力成為一隻有效的、長存的新興傳染病毒。我們可能必須有和它長期抗戰的準備 [13]。

未來檢測罹患 COVID-19 時,若能讓取樣更便利,檢測更精準,提供治療依據,及早提供病患更適切的治療方式,將可提高治癒力,代謝體檢測將是可以接續研究的方向!Biocrates 發展出的代謝體檢測方式,只需樣品 10ul (常使用血樣),在多個領域 (神經學,心血管疾病,癌症,藥物動力學等) 已經有多項成果,像是可作為出阿茲海默症指標,正確率達 90%[14] ; 成功分辨健康的人與乳癌病患 (影像無法判讀),敏感度達 98.1%,專一性達 96.0% [15]; 將 PI3K 訊息傳遞路徑調控和血清中代謝物改變連結起來,作為微創藥效學生物標誌物 [16]。

六、相關品牌

七、研究 COVID-19 適合產品

免疫反應測試試劑

物種多元,例如:Human, Mouse, Cat 等。

ELISA

IL-2 / IL-6 / IFN-γ/ TNF-α

IgG/IgA/IgM

ELISpot
FluoroSpot

  • Human IL-2 ELISpot PLUS kit (ALP/HRP)
  • Human IL-6 ELISpot PLUS kit (ALP/HRP)
  • Human IFN-γ ELISpot PLUS kit (ALP/HRP)
  • Human TNF-α ELISpot PLUS kit (ALP/HRP)
  • Human IgG ELISpot BASIC kit (ALP/HRP)
  • Human IgA ELISpot BASIC kit (ALP/HRP)
  • Human IgM ELISpot BASIC kit (ALP/HRP)

更多試劑

自動分析免疫反應儀器

 

MABTECH IRIS

  • 多盤型高度自動化分析
  • 簡易介面,操作快速
  • 多元的數據結果
  • 符合 FDA 21 CFR Part 11 規範
  • 具有 CE IVD 設備 IVDD 98/79/EG 認證

AID iSpot

  • 一鍵啟動全自動分析
  • 新世代專利分析技術 (RAWspotTM) 提供更精確數據
  • 人性化介面,操作快速
  • 符合 FDA 21 CFR Part 11 規範

自動監控細胞培養

iLine F:無菌培養、自動計數快狠准

  • 無須標定細胞:無侵略性測量、無污染廢棄物
  • 封閉系統:無樣品損失、污染風險低
  • 自動化操作:自動取樣連續性記錄、即時資料分析
  • 遠端監控:雲端資訊接收

八、參考資料

  1. http://www.labmed.org.tw/knowledge_1.asp?mno=110
  2. https://www.gbimonthly.com/2020/04/66165/ FDA 授權首個新冠病毒血液抗體測試 、Celularity 新冠免疫療法 首獲 FDA 臨床試驗許可
  3. https://www.twreporter.org/a/covid-19-taiwan-vaccine-protential
  4. https://www.accelero-bioanalytics.com/20-uncategorised/110-sars-cov-2-testing
  5. https://www.accelero-bioanalytics.com/bioanalytical-services/elispot-fluorospot
  6. https://my.glycanage.com/article/Glycosylation-profile-of-SARS-CoV-2-spike-protein
  7. JBS 2020, Better influenza vaccines: an industry perspective https://jbiomedsci.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12929-020-0626-6
  8. PNAS 2009, Glycans on influenza hemagglutinin affect receptor binding and immune response https://www.pnas.org/content/106/43/18137
  9. http://ir.novavax.com/news-releases/news-release-details/novavax-identifies-coronavirus-vaccine-candidate-accelerates
  10. http://www.ovizio.com/en/Microscopes/iLine-F
  11. https://www.twreporter.org/a/covid-19-mit-medicine-favipiravir
  12. https://www.pmlive.com/pharma_news/sanofi_doses_first_patient_in_global_kevzara_covid-19_trial_1331903
  13. https://www.twreporter.org/a/2019-ncov-epidemic-prevention
  14. 2014 nature medicine , Plasma phospholipids identify antecedent memory impairment in older adults. https://www.nature.com/articles/nm.3466
  15. 2013 Int. J. Mol. Sci., Mass Spectrometry-Based Quantitative Metabolomics Revealed a Distinct Lipid Profile in Breast Cancer Patients. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3645730/
  16. 2013 NCRI Cancer Conference, Identification of plasma metabolite changes following phosphatidylinositol-3-kinase(PI3K) inhibition with GDC-0941, a potent and selective pan-Class I inhibitor of PI3K : preclinical discovery followed by clinical qualification in a Phase I clinical trial. https://abstracts.ncri.org.uk/abstract/identification-of-plasma-metabolite-changes-following-phosphatidylinositol-3-kinase-pi3k-inhibition-with-gdc-0941-a-potent-and-selective-pan-class-i-inhibitor-of-pi3k-preclinical-discovery-followe-4/