冠状病毒大流行：美国如何实施快速新冠检测 - 彭博社

摄影师：Sarah Anne Ward 为彭博商业周刊；布景和道具：Paola Andrea；发型和化妆：Natalia Thomas对垃圾债务的宽松法律契约意味着债权人冲突普遍存在，因为挣扎中的公司急于再融资。

插图：Christian Blaza

当本科生们返回亚利桑那大学迎接秋季学期时，许多新的预防措施显而易见。讲台前和实验室工作台之间安装了亚克力隔板。巨大的帐篷被搭建起来，以便提前到达课堂的学生可以在户外等候，避开炽热的阳光。流动的“健康大使”学生团队驾驶高尔夫球车四处巡逻，发放口罩，并礼貌地提醒同学们保持至少6英尺的距离。

但学生们首先必须去大学的健身房进行快速SARS-CoV-2测试。结果需要一个小时。阴性，你可以立即搬入宿舍。阳性，你将被送往特殊的隔离宿舍，在那里你将在线上课10天。

这些安全措施中的许多源于由Richard Carmona主持的讨论，他是前美国外科医生总监，也是该大学的公共卫生教授。Carmona的医学职业可以追溯到越南战争，当时他在辍学后担任特种部队医务人员。多年来，他在应急准备和灾难响应方面积累了专业知识。随着去年冬天新冠病毒的消息从中国传出，大学校长请Carmona组建一个工作组，提出在疫情期间保持机构运作的方法。“问题是，我们要关注哪些指标，以及如何合理判断这在某种程度上是安全的？”Carmona说。“我们没有这方面的操作手册。没有人有。”

特色在 彭博商业周刊，2020年10月5日。立即订阅。在早春，团队联系了伊恩·佩珀，一位在教职工中有废水检测经验的环境微生物学家。“以前叫做污水监测，”佩珀说。“现在更常用的术语似乎是基于废水的流行病学。”这一技术传统上用于对非法药物使用或病毒感染的人群级别研究。然而，卡莫纳的团队希望从处理厂上游进行研究，以确定冠状病毒不仅在校园内存在，而且具体位置。采样将提供一个早期预警系统——感染Covid-19的人可以在出现症状前多达七天开始在粪便中排出病毒。 “这给你七天宝贵的干预时间，”佩珀说。

在夏季，卡莫纳与设施部门仔细研究大学蓝图，追踪数十年前的污水管道回到它们排放的宿舍，而佩珀则专注于过滤样本并识别病毒的微量。在学生们于八月返回时，项目已经就绪。每天早上8:30——这个时间选择是为了给居民一个上厕所的机会——一位与本科助手合作的教职工工程师会进行巡查，在每个停靠点撬开一个人孔盖，并将一个打开的Nalgene水瓶通过一根长铝杆放入下面的废水中。两人会将样本放入冷却箱，开车回实验室，佩珀的团队会在下午完成结果的处理。

在8月25日星期二，学生们开始陆续返校一个半星期后，Pepper在一个名为Likins Hall的宿舍的排水管中首次检测到阳性。第二天，所有311名Likins的居民进行了新冠病毒检测。两名学生，均无症状，检测结果为阳性，并被转移到隔离宿舍。多亏了这个提前的措施，其他居民没有感染病毒。

自那时以来，大学利用相同的方法控制了至少八个其他宿舍的疫情。Pepper正在扩大他的实验室，培训更多的采样团队，并将工作扩展到校外公寓和希腊房屋。他正在接收来自世界各地的请求，帮助建立类似的项目。Carmona则小心翼翼，不想过于乐观。“这只是一个正在发展的工具，”他说，“但我们看到了价值。”

自从新冠病毒在美国传播以来，该国的应对措施因未能实时监测传播而受到严重影响。在美国首次封锁的六个月后， 超过200,000名美国人死于新冠病毒，我们仍在追赶。特朗普政府的 试剂盒发放失误以及随之而来的 供应链短缺，使得疾病得以不受控制地传播。如今，处理 瓶颈仍然使得许多检测结果在人们收到时变得毫无价值。这种盲目使公共卫生官员只能采取最粗糙的控制措施，例如广泛的社交距离命令和封锁。这使得对餐馆、体育、办公室、健身房和学校的限制放松变成了令人恐惧的信任飞跃。这无疑导致了人员伤亡。

“我们今天进行的测试主要只是为病毒记分，”哈佛大学的流行病学教授威廉·哈纳奇说。即便这种严峻的表述也给美国系统过多的信任。疾病控制与预防中心对拥有SARS-CoV-2抗体的美国人的抽样显示，真实的感染人数可能比官方统计高出多达七倍。

然而，随着时间的推移，测试问题吸引了新的关注、新的思考和新的资金。实验性的病毒筛查技术取得了重大进展，研究人员找到了一些重新调整现有程序的方法。这些工作中的一些可能无法及时改变疫情的进程，但其中一些已经产生了效果。疫情的全球规模促使流行病学家和政策制定者寻求更好的答案，以应对现代瘟疫管理的基本问题：不仅要测试什么，还要测试谁，以及为什么。

美国每日新增Covid-19病例

七天滚动平均

数据：Covid追踪项目

这些辩论现在尤为重要。美国新的Covid病例数量在今年夏季达到峰值后显著下降，但现在又在上升——CDC的七天移动平均从9月12日的34,371上升到9月26日的44,307。寒冷的天气和课堂重开威胁着在公众对社交距离的高成本感到疲惫之际病例的激增。而且，最早我们距离一个有效且广泛可用的疫苗，还有几个月的时间。

在那之前，检测可以帮助缩小正常与我们所处状态之间的差距。如果美国人想安全地送孩子上学、在咖啡馆用餐、去看篮球比赛或登机， 美国需要更快地检测更多的人。更快、更便宜的检测可能无法发现每一个新的Covid病例，但这不应该意味着满足于当前的盲目状态，伴随着可预防死亡的痛苦滴水。即使是世界级的检测也无法让我们摆脱病毒，但它可以让我们在此期间过上正常的生活。

早在今年之前，美国就已经充分警告了医疗系统对疫情的脆弱性。一个长期保持尽可能精简的行业缺乏应对国家危机所需的人手和医院床位，更不用说冠状病毒所需的防护装备和呼吸机。检测是美国据说处理得最好的事情。疾病控制与预防中心（CDC）针对流行病的早期预警系统，基于全国各地医疗专业人员的报告，旨在及时发现新疾病，以防止更大的问题。而创造新病毒疾病检测的技术是如此简单，通常可以在几天内完成。

然而，当时机来临时，这个机制却自我作茧自缚。在中国同行于1月11日发布SARS-CoV-2的基因序列后，CDC确实在几天内创建了自己的检测——但由于监管要求和对相关病毒样本的有限获取，该机构的亚特兰大总部是唯一可以进行检测的地方。在2月初，CDC生产了各州实验室可以使用的检测，但它们是 有缺陷的，返回了不确定的结果。公共和私人临床实验室急于填补空白，却被 食品和药物管理局 阻碍，该局要求在授权替代方案之前提供大量数据和监管提交。

到三月初，美国每天进行1000次检测的能力捉襟见肘，而与美国同一天确认首例病例的韩国则进行着10000次检测。到那个月底，实验室巨头雅培实验室、霍洛吉克、LabCorp、Quest Diagnostics和罗氏已经推出了自己的美国检测。但每个检测价格在100到150美元之间，成本高昂，实验室缺乏经过培训的技术人员来进行这些检测。复杂的供应链导致了进一步的短缺，从采样拭子到试剂，这些都是进行检测所需的。

当时使用的检测是分子诊断，被称为聚合酶链反应检测。由医疗专业人员执行，并在专门的实验室中处理，PCR检测能够识别从患者喉咙或鼻子后部采集的分泌物中的病毒遗传物质片段。该过程开始时向样本中添加酶，然后反复加热和冷却，以产生数十亿个病毒基因组的副本。特殊的“探针”分子与复制的遗传物质结合，释放出荧光纳米颗粒，其发光信号表明病毒的存在。

美国每日新冠病毒检测

七天滚动平均

数据：新冠追踪项目

PCR检测用于从食品安全到DNA分析的各种领域，耗时数小时且极其敏感；如果样本中存在病毒，即使是微量，PCR也能检测到。在疫情初期，公共卫生官员认为可靠性是最重要的特性。但进行PCR检测的医院、医生办公室和临时检测设施通常没有现场处理结果的设备——孵化样本的热循环仪至少需要10万美元——因此样本通常会被送出去。这导致了大量积压，严重限制了检测的有效性。

有替代方案。一种是侧流检测，它是一种一次性使用的纤维素或编织纤维条——想象一下家庭孕检测试。它不是寻找病毒的DNA或RNA，而是识别从病毒胶囊突出的称为抗原的蛋白质。它利用这些分子与人体免疫系统产生的抗体之间的锁和钥匙关系来识别它们。

侧流检测可以在鼻拭子上进行，但一些正在开发中以适用于唾液。样本在一端沉积，浸泡在液体中，然后通过毛细作用在纤维中扩散，就像液体渗透海绵一样。随着它的推进，溶液流过嵌入纤维中的抗体，这些抗体上附有金属纳米颗粒或染料作为标签。如果样本中存在病毒，抗体会附着并被带走，直到病毒-抗体对遇到锚定在一条线上的第二组抗体。这些抗体也会抓住目标病毒，激活早先搭便车的抗体上的标签。随着更多富含病毒的液体到达这条线，标签就像数百万微观像素，形成阳性结果的明显条纹。整个过程可以在15分钟内完成。

OraSure Technologies Inc. 长期以来一直销售用于检测丙型肝炎和艾滋病毒的快速检测。2017年，它创造了唯一获得FDA批准的 埃博拉抗原检测。该公司总部位于宾夕法尼亚州的贝塞斯达，但在缺乏PCR检测医疗基础设施的撒哈拉以南非洲国家销售许多快速、便宜的非处方诊断产品。今年年初，随着美国努力创造可靠的检测，而其最先进的实验室不堪重负，首席执行官Stephen Tang看到了相似之处。

“我们必须将我们在低收入和中等收入国家的经验带回家，”他说。“你有一种快速的检测，可以自己进行，不需要仪器来读取或医疗专业人员来施行。我们从经验中学到的是，人们会在自己家中的隐私中更频繁地进行自我检测。”Tang计划在公司的艾滋病毒检测平台上进行扩展，在年底之前推出一种家庭用Covid检测。虽然艾滋病毒检测在美国药店的价格为40到50美元，但该公司承诺其冠状病毒检测将更便宜。

其他条形测试制造商也将疫情作为优先事项。 E25Bio，一家两年前在 MIT 实验室诞生的初创公司，已暂时将其重点从流行病热病毒（如登革热和寨卡病毒）转移。“在Covid期间，全球可能有5000万感染，”首席执行官Bobby Brooke Herrera说。“登革热每年造成4亿感染。”与Tang一样，Herrera一直在尝试将那些公共卫生系统薄弱国家的经验应用于像美国这样的国家。他正在与美国监管机构讨论授权一种旨在在实验室处理的冠状病毒条形测试。他表示，一旦它进入市场，家庭版将是下一个。

已建立的测试公司已经将侧流测试推向市场。8月26日，雅培实验室宣布，FDA已授予其 紧急使用授权，用于BinaxNOW，这是一种15分钟的可丢弃抗原测试，价格为5美元。这是一种所谓的现场检测，必须由健康专业人员进行。但由于不需要实验室设备，因此可以在任何给定时间进行和处理无限数量的测试。雅培每月已经生产5000万个这样的测试。

“我们必须做出决定。如果我们没有每天数千万的测试——而我们没有——我们想要排除谁？”

测试的准确性取决于灵敏度（它多么频繁地正确识别疾病）和特异性（它多么频繁地正确排除疾病）。灵敏度低的测试会漏掉很多病例；特异性低的测试会错误地告诉人们他们有疾病，而实际上并没有。侧流测试的灵敏度和特异性都不如PCR测试。它们在感染的潜伏期更可能漏掉感染，因为入侵者刚开始复制，或者在几周后，当身体的免疫反应已经消灭了许多病毒颗粒时。

侧流测试的较低灵敏度阻碍了它们推向市场的努力。人们担心在家进行的测试，那里人们自己擦拭鼻子而不是让专业人员进行（或至少监督），可能会进一步降低灵敏度。赫雷拉表示，他怀疑E25Bio的家庭测试在FDA的期望不变的情况下会获得批准，因为FDA要求的准确性水平在实验室外很难实现。（OraSure表示它有信心能够达到标准。）

一些公司正在尝试通过技术手段解决这一缺陷。猛犸生物科学公司与加州大学旧金山分校的微生物学家查尔斯·邱合作，利用DNA剪接技术Crispr来提高条形测试的准确性。Crispr在 精确基因编辑方面的潜力依赖于其使用的“引导”RNA序列，这些序列能够精准定位目标基因。邱和猛犸正在将这种搜索引擎特性用于寻找SARS-CoV-2的特征基因组。

摄影师：Sarah Anne Ward，来自彭博商业周刊；布景和道具：Paola Andrea；发型和化妆：Natalia Thomas这一努力正在采取两条平行路径。FDA在今年夏天批准的一条路径使用与PCR测试相同的设备，但它在没有耗时加热循环的情况下复制病毒遗传物质。另一条与葛兰素史克公司合作开发的路径，设法在一个自包含且可丢弃的套件中复制这种方法，类似于侧流测试，具有相应的灵敏度。“你获得的准确性与实验室相同，但使用起来简单得多，”首席执行官特雷弗·马丁说。

然而，另一种观点认为，对条形测试灵敏度的担忧是错位的。“我们在这场流行病中进行测试的方式是试图通过诊断途径满足公共卫生需求，”哈佛大学流行病学家迈克尔·米纳说，他是这一观点的主要倡导者。米纳认为，我们应该在任何地方、任何时间对每个人进行测试。这是一种公共卫生专家所称的监测—而非诊断—测试。在这种模式中，速度和普遍性才是最重要的。

Mina喜欢谈论如果我们有1美元自我管理的唾液测试会发生什么。餐馆和酒吧会在服务员的台子上放置一杯测试条，旁边是牙签和薄荷糖。剧院会在门口提供这些测试。航空旅客将在登机口接受测试。（国际航空运输协会最近宣布了其实施这种系统的决心。）冠状病毒检测将成为一种习惯——如果不是像刷牙那样，那么至少像使用牙线。与温度检测相比，这些测试将更可靠，因为温度检测可能会漏掉症状轻微或不存在的携带者。

在足够大的规模和足够高的频率下，思路是，测试就是你所需要做的一切。在办公室和学校的入口处进行测试将明显确保这些空间的安全，鼓励人们返回这些地方。测试呈阳性的人可以立即自我隔离，打破传播链。在这个世界里，测试条的相对敏感性将不再是一个问题——阳性结果可以进行双重检查以确保其正确性，而假阴性将在接下来的测试中被发现，仍然是在疾病早期阶段。Mina甚至将较低的敏感性视为一种资产，因为在Covid-19的晚期阶段进行的PCR测试即使在患者已经过了传染阶段且不再需要隔离的情况下仍会显示阳性。从这个意义上说，他认为，测试条可以更好地评估个体对更广泛人群的风险。

“我不想看到这些测试被宣传为参加聚会或外出就餐的通行证——这忽视了大局，”流行病学家说。“这些不是通行证。这实际上是干预措施，就像疫苗一样，用于抑制人口传播。”根据他的模型，每三天对一半人口进行测试将在几周内控制住Covid。

为了实现这一目标，FDA需要放宽其测试标准，不再要求PCR级别的敏感性，并且需要有人制造并支付数十亿的测试费用。米娜认为这应该由国会来做。“这是国家紧急情况，”他说，停止病毒传播的500亿美元或1000亿美元的价格标签是值得的，因为美国已经花费了 3万亿美元用于与Covid相关的刺激资金，而其 经济又损失了数万亿。

至少有两位总统候选人中的一位明确承诺增加测试。乔·拜登七点计划中的第一点是“确保所有美国人都能获得定期、可靠和免费的测试。”该计划提到家庭和即时测试，并提议建立一个以富兰克林·D·罗斯福的战争生产委员会为模型的测试委员会，该委员会监督制造帮助赢得第二次世界大战的武器和物资。

特朗普总统公开呼吁 减少测试，他的CDC最近表示，与生病的人有接触的无症状者不需要进行测试。（大多数公共卫生专家强烈不同意，而该机构随后已 撤回了该指导意见。）另一方面，在阿博特推出其侧流测试盒的第二天，美国卫生与公众服务部宣布达成协议，购买和部署1.5亿个测试盒。而该机构已经在向全国各地的养老院分发另一种类型的抗原测试。当然，所有这些只是米娜计划所需的一小部分。

在他的流行病学同事和公共卫生专家中，米娜的计划确实有怀疑者。没有报销，即使是非常便宜的检测，对于一些家庭和组织来说也可能是一个挑战。（纽约市的学校系统有超过100万名学生。）生产数十亿个新检测可能会造成自身的供应链问题，而在这种规模下产生的数百万个假阳性和假阴性可能进一步削弱美国人对公共卫生系统的脆弱信心，这在一个已经有大量人群拒绝佩戴口罩的国家中是一个危险的前景。还有，没有机制迫使在家检测呈阳性的人待在家中，尤其是当他们生活在没有带薪病假的每月工资之间时。

这些怀疑者认为，我们未能对已有的检测结果采取行动才是问题所在。正如米娜在哈佛的同事汉纳奇指出的，韩国通过不断追踪每个发现病例所带来的风险人群成功控制了病毒，而不是重新发明检测。“所有这些极其聪明的人都在提出极其聪明的想法，”汉纳奇说，“而我们没有把基本的事情做好。”

无论米娜是否能推销定期检测的想法，快速、广泛的监测检测的重要性已经变得清晰。这种模型可以使用快速检测，如果能够扩大规模，或者可以依赖于如合并检测的方法——将多个样本结合以提高实验室的通量。汉纳奇对废水的潜力特别感到兴奋。

Ashish Jha，一位医生和布朗大学公共卫生学院的院长，是试图计算国家实际需要多少检测的学者之一。在疫情初期，他的团队提出了每天需要50万到60万次检测的范围。然而，这些估计假设阳性结果会跟随韩国式的接触追踪。到目前为止，这种程序在美国基本上失败了，Jha正在重新评估。“我越来越相信，大规模的接触追踪在我们国家可能行不通，”他说。“而且我们需要大规模的监测检测作为在许多活动中建立高度安全性的策略。”

Jha的新方法更关注检测的需求地点，而不是国家需要多少检测。他认为，养老院和医院是应该始终进行检测的地方，肉类加工厂、监狱和学校紧随其后。“你可以为任何可以让大量人群在室内长时间聚集的地方提出理由，”他说。“我的论点是，我们必须做出决定。如果我们没有每天数千万次的检测——而我们没有——我们希望排除谁？”

美国的医疗保健系统，由于其私营和公共提供者、消费者以及常常不情愿的报销者的复杂交织，结构上对全国性干预措施具有抵抗力。“除了少数例外，我们没有一个能够直接向患者提供许多程序的国家或甚至州级公共卫生基础设施，”来自罗伯特·伍德·约翰逊基金会的医疗政策顾问凯瑟琳·亨普斯特德说。

想象中的疫情检测委员会在战时状态下可能克服一些限制。如果没有，至少在那之前，美国可能会看到我们已经拥有的拼凑式检测体系的不均衡增长。个别公司、学校，甚至州可以制定有效的检测计划，而其他努力则可能失败。在八月，一组州长宣布与洛克菲勒基金会联合努力购买数百万个抗原检测。

拼凑式模型意味着存在差距、盲点和不平等。但它仍然会在这场疫情结束后很久将疾病监测的理念嵌入我们的生活。困扰美国各级响应的一个问题是国家的注意力短暂。公共和私人资金投入到猪流感、寨卡或埃博拉中，然后消失一旦直接危险过去。“我们只处理当天的疫情，这种短视是显而易见的，”加州大学旧金山分校的邱说。“如果我们有持续的资金来进行寨卡的诊断，也许我们现在在实时开发的测试早已开发出来。”

即使是新冠疫情带来的可怕代价也可能无法遏制这些人类倾向，但更持久的变化可能会有所帮助。在亚利桑那州，卡莫纳一直在与建筑师会面，试图弄清楚如何设计考虑废水流行病学的建筑。他们的目标之一是使未来的污水采样器能够追踪病原体，不仅到达一栋建筑，还能追踪到单独的楼层，甚至房间。“这可能是我们未来所需要的，”卡莫纳说。“我们可能会面临其他生物危害——也许不是大流行，但可能是流行病，或者只是一次疫情——在这种情况下，你会想知道生病的人在哪里。” 接下来阅读：德国有自己的福奇——并且实际上遵循他的建议

iHeartMedia Inc. 是一家拥有遍布美国的广播电台网络的公司，从纽约市到阿拉斯加的费尔班克斯，随处播放音乐和聊天。然而，最近几周，它在面对一个关键受众时变得更加挑剔：那些担忧的贷方。

随着这家陷入困境的广播公司考虑如何重新融资数十亿美元的债务，它已开始与由基金巨头太平洋投资管理公司领导的特定债权人进行 保密谈判。与此同时，它的其他债权人则处于紧张状态，焦急地等待电话，想知道他们是否会被排除在任何重组协议之外。