正確なPCR検査には「検査のタイミング」と「検査の種類」が重要

新型コロナウイルス感染症(COVID-19)の診断には主にPCR検査が利用されていますが、これまでの科学レポートから、PCR検査の「種類」と「タイミング」によってウイルスの検出率が異なってくることがわかっています。そして新たに、PCR検査で正しい診断を下すためには発症からの経過日数に合わせて適切な検査を行うことが重要になる、という研究報告が登場しています。

Interpreting Diagnostic Tests for SARS-CoV-2 | Infectious Diseases | JAMA | JAMA Network
https://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/2765837

COVID-19の検査は、2020年5月時点で「逆転写ポリメラーゼ連鎖反応」(RT-PCR)のほか、免疫グロブリンGや免疫グロブリンMを利用した酵素結合免疫吸着法(ELISA)といった方法によって行われています。最も一般的なPCR検査は鼻咽頭スワブや咽頭スワブによるもので、検査のターゲットとされるのは外皮糖タンパク、ヌクレオカプシド、スパイク、RNA依存性RNAポリメラーゼ(RdRp)などであり、各遺伝子に対する検査感度は一部を除いてほぼ同程度だとみられています。

以下のグラフは「鼻咽頭スワブによるPCR検査」(水色)、「唾液や咽頭スワブによるPCR検査」(赤)、「気管支肺胞洗浄液によるPCR検査」(ピンク)、「便によるPCR検査」(黄色)、「免疫グロブリンM抗体検査」(紫波線)、「免疫グロブリンG抗体検査」(緑波線)の6つを示すもの。縦軸がウイルスの検出率、横軸が時間軸で、縦軸と横軸が交差する点が「症状が現れた日」となっています。赤いグラフ、つまり呼吸器上部から検体を採取するPCR検査は症状が現れた日すぐに行うと検出率が高くなりますが、1週間程度で検出率が激減します。一方で水色やピンクのグラフ、つまり鼻咽頭や気管支肺胞洗浄液によるPCR検査は初期の検出率が高い上に検出率の減少が比較的ゆるやかなのが見てとれます。また便によるPCR検査は検出率が高くはないものの、7週間が経過してもウイルスが検出されることがわかります。

PCR検査が陽性かどうかは(PDFファイル)Cycle threshold(Ct)値によって判断され、Ct値が40以下で陽性だと判断されます。鼻咽頭スワブや気管支肺胞洗浄液によるPCR検査は3週間目を境にして検出率が落ち始め、徐々に検出が難しくなっていきますが、入院患者のCt値は軽症状患者のCt値よりも低く、3週間を経過しても陽性反応が出続けるとのこと。一方で、「陽性」はRNAの検出のみを反映しており、必ずしも「生きた」ウイルスの存在を示すものではないということにも注意が必要。

何人かの感染者では、最初の検査で陽性が出た6週間後に再び陽性が示されることがありますが、これが検査のエラーなのか、再感染なのか、再活性化なのかは記事作成時点では不明です。9人の感染者を対象とした実験では、発症から8日以上が経過するとウイルスを分離・培養することに失敗しており、時間の経過と共にウイルスが減少することを示すこの結果は、アメリカ疾病予防管理センター(CDC)が「回復から少なくとも3日間(72時間)が経過した時点で医療従事者は現場に戻ることができる」としている理由となっています。

加えて、205人の感染者を対象とした研究では、気管支肺胞洗浄検液のPCR検査での陽性率が最も高く93％、その後に唾液の72％、鼻腔スワブの63％、咽頭スワブの32％が続くと示されています。そして偽陰性は主に、検体採取のタイミングと、特に上咽頭に関してはサンプル採取の技術不足によるものとのこと。また検査のデザイン上、偽陽性が起こった場合は技術的エラーか試薬の汚染が考えられるそうです。

グラフでは紫と緑の波線で抗体検査が示されていますが、このような血清学的な診断は、発症から2週間たってから病院にやってくるような患者の診断や、COVID-19がどの程度コミュニティに広がっているのかを理解し、免疫によって守られている人を判断するためにも利用できると考えられています。免疫グロブリンM抗体や免疫グロブリンG抗体は症状が現れてから4日目に既に検出されることもありますが、際立った増加が見られるのは発症から2週間が経過した時からです。

また免疫グロブリンM抗体と免疫グロブリンG抗体の検出にも差があり、いずれも発症後3週間目にピークを迎えますが、免疫グロブリンM抗体はそこから急激に減少し、7週目までにはほぼ消失します。一方で免疫グロブリンG抗体は7週間以上持続します。

なお、上記の分析に利用されたデータは免疫不全ではない成人を対象にしたもの。時間の経過によるグラフの変化は子どもや高齢者、無症状患者などによって変化する可能性があるとのことです。