七种SARS-CoV-2血清学检测方法的诊断准确性间接比较：一项荟萃分析与诊断试验准确性调整间接比较研究

本综述通过荟萃分析与间接比较方法，系统评估了七种商业化SARS-CoV-2血清学检测试剂盒（包括IgA、IgG和总抗体检测）的诊断性能。研究显示，基于电化学发光免疫分析（ECLIA）和化学发光微粒子免疫分析（CMIA）技术的检测方法（如Elecsys Anti-SARS-CoV-2 total和Abbott SARS-CoV-2 IgG）在诊断准确性方面显著优于酶联免疫吸附测定（ELISA），其中抗核衣壳蛋白（anti-N）抗体检测的效能最高（DOR=604.29）。该研究为临床选择高准确性血清学检测方法提供了重要证据支持。

　　

引言

严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）是新型冠状病毒病（COVID-19）的病原体。实时逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）仍是COVID-19诊断的金标准，但其准确性受病毒复制时间、样本质量等因素影响。许多疑似患者需多次检测才能确诊。尽管RT-PCR具有高分析灵敏度，但在实际应用中性能不尽如人意，尤其对无症状感染和流行病学研究。相比之下，血清学检测在人群监测、疫苗反应评估以及作为RNA检测的补充方面具有重要价值。当前证据表明，抗体检测有助于确认当前或既往感染，但其临床适应症仍有限。此外，结合其他实验室和临床发现，血清学检测为流行病学监测和疫情控制提供了重要依据。

方法

本研究检索了Cochrane Library、PubMed、Embase、Web of Science、中国生物医学文献数据库（CBM）、中国知网（CNKI）和万方数据库，时间范围从2019年11月至2024年6月。检索策略详见附录S1，仅限于中英文文章。同时筛选了纳入研究的参考文献列表。本综述遵循系统评价和荟萃分析优先报告项目（PRISMA）指南（附录S2）。

纳入标准包括：使用RT-PCR作为SARS-CoV-2诊断参考标准；提供患者血清样本进行血清学检测，COVID-19诊断经RT-PCR和/或影像学及实验室结果确认；阴性对照血清样本采集于2019年之前或PCR确认的非COVID-19感染个体；提供真阳性（TP）、真阴性（TN）、假阳性（FP）和假阴性（FN）数据，或可推导这些数值的足够数据；仅评估中英文手稿。

排除标准包括：评估“内部”检测方法如酶免疫测定（EIA）或ELISA；研究商业化SARS-CoV-2中和抗体检测；关注疫苗产生的抗体；仅凭临床表现或当地指南诊断COVID-19而未经RT-PCR确认；缺乏制造商/平台、检测方法、免疫球蛋白类别（IgG、IgA或总抗体）或使用的SARS-CoV-2靶抗原信息；纯观察性研究不适合诊断准确性测试；阴性对照样本少于30例或仅报告分析灵敏度；无法提取数据的研究。

两名评审员独立提取数据并使用诊断准确性研究质量评估（QUADAS-2）工具评估研究质量，关注患者选择、指标测试性能、参考测试性能以及流程/时间（偏倚风险）。提取的数据包括第一作者、出版年份、检测方法、制造商/平台、靶抗原、抗体类型、COVID-19患者样本和对照组样本。对每种测试方法和研究人群进行质量评估。

通过检测类型、血清学方法、免疫球蛋白类别和SARS-CoV-2靶抗原进行荟萃分析。计算汇总灵敏度、特异性、阳性似然比（PLR）、阴性似然比（NLR）、诊断比值比（DOR）以及具有95%置信区间（CI）的汇总受试者操作特征（SROC）曲线。基于2×2列联表的SROC曲线显示每个组的灵敏度和特异性，而曲线下面积（AUC）用于评估诊断准确性。以RT-PCR作为参考标准进行间接比较，使用R软件（参数技术公司）在森林图中呈现相对诊断比值比（RDOR）。使用Deek检验评估发表偏倚。

结果

初步检索共识别5376条记录。去除3564篇重复文献后，根据标题或摘要筛选排除1694篇，最终评估118篇全文文章。最终纳入57篇文章，包括148个研究组（图1）。这些研究发表于2020年至2024年之间。详细研究特征见附录S3：表S1。

图2展示了57篇纳入文章的QUADAS-2评估结果。五篇文章在患者选择方面被判断为“高风险”，而八篇文章在参考标准领域“不明确”，因为COVID-19诊断仅基于阳性RT-PCR结果 regardless of symptoms，或样本采集自康复患者。十七项研究在流程和时间领域被评为“高风险”。我们将首次阳性RT-PCR结果与血清采集之间的适当时间间隔定义为≥7天。间隔较短的研究被判断为“高风险”，包括Chansaenroj、Chiereghin、Davidson、Egger、Favresse、Fischer、Irsara、Sekirov、Tan和Wolf。使用不同方案或RT-PCR试剂的研究也被判断为“高风险”，包括Beavis、Chua、Ekelund、Horn和Ward。Ige被评级为“高风险”，因为四份血清样本量不足而被排除。Syre因纳入PCR阳性后1年采集的血清样本而被类似判断。完整的QUADAS-2评估及解释见附录S4：表S2。

首先评估了七种血清学检测方法的汇总性能指标（灵敏度、特异性、PLR、NLR、DOR和AUC）（表1）。为所有检测方法构建了SROC曲线（图3C），以直观评估整体诊断性能。Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 IgA和Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 S1-IgG检测的汇总灵敏度为80%，而Abbott SARS-CoV-2 IgG和LIAISON SARS-CoV-2 S1/S2 IgG均为81%。Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 N-IgG检测的汇总灵敏度最低，为76%。在特异性方面，Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 IgA表现较差，而其他六种检测方法超过97%。

Elecsys Anti-SARS-CoV-2 total和Elecsys Anti-SARS-CoV-2 N检测表现出最强的诊断性能，汇总PLR分别为303.50和617.90，汇总NLR分别为0.11和0.15，且DOR显著更高（分别为1701.56和1022.34）。AUC值分别为：Elecsys Anti-SARS-CoV-2 total为1.00（95% CI：0.99–1.00），Elecsys Anti-SARS-CoV-2 N为0.99（95% CI：0.98–1.00），Abbott SARS-CoV-2 IgG为0.99（95% CI：0.97–0.99），Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 S1-IgG和LIAISON SARS-CoV-2 S1/S2 IgG为0.98（95% CI：0.96–0.99）。这些发现表明，Elecsys Anti-SARS-CoV-2 total、Elecsys Anti-SARS-CoV-2 N和Abbott SARS-CoV-2 IgG检测具有最高的诊断准确性。进一步评估了汇总DOR（图3A），并对检测性能进行了间接比较。使用R软件生成了具有95% CI的RDOR值森林图（图3B）。Elecsys Anti-SARS-CoV-2 total、Elecsys Anti-SARS-CoV-2 N和Abbott SARS-CoV-2 IgG之间未观察到显著差异。类似地，Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 N-IgG与Euroimmun S1-IgG（RDOR 0.47；95% CI：0.16–1.38）或LIAISON S1/S2 IgG（RDOR 0.55；95% CI：0.18–1.66）之间的比较，以及Euroimmun S1-IgG与LIAISON S1/S2 IgG之间的比较（RDOR 1.17；95% CI：0.55–2.49）均无显著差异。然而，Euroimmun IgA的诊断准确性显著低于Euroimmun S1-IgG（RDOR 0.24；95% CI：0.10–0.57）和LIAISON S1/S2 IgG（RDOR 0.28；95% CI：0.12–0.66）。

将血清学检测方法按方法分类：ECLIA、CMIA、ELISA和CLIA。进行间接比较以评估这些技术的诊断准确性（图4A）。ECLIA表现出最高的诊断性能，ECLIA和CMIA均优于CLIA和ELISA。ECLIA和CMIA之间未观察到显著差异（RDOR=0.75；95% CI：0.29–1.94）。相比之下，RDOR值表明CMIA、CLIA和ELISA之间的诊断准确性存在显著差异（图4B）。

针对SARS-CoV-2抗原的抗体检测汇总DOR进一步支持了这些发现。在针对S1抗原（DOR=119.88；95% CI：78.28–183.58）和S1/S2抗原（DOR=178.73；95% CI：96.83–329.90）的检测方法比较中，针对N抗原的检测方法实现了最高的诊断准确性（DOR=604.29；95% CI：403.01–906.09），且抗S1和抗S1/S2检测方法的准确性较低但相当，无显著差异（RDOR=0.69；95% CI：0.32–1.48）（图4C，D）。

评估了针对不同抗体类型的检测方法的诊断性能（图4E）。结果显示，IgA的汇总DOR为45.91（95% CI：26.77–78.74），IgG为241.43（95% CI：180.48–322.95），总抗体为1124.48（95% CI：591.93–2136.15）（图4E）。此外，RDOR与95% CI的间接比较结果显示，总抗体的诊断准确性优于IgG和IgA，且存在显著差异。IgG的诊断准确性显著优于IgA（图4F）。

检查了七种血清学检测方法的异质性；观察到Abbott SARS-CoV-2 IgG、Elecsys Anti-SARS-CoV-2 N、Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 IgA、Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 S1-IgG和LIAISON SARS-CoV-2 S1/S2 IgG存在显著高异质性（表1）。为探索潜在来源，通过依次省略单个研究进行敏感性分析。省略单个研究并未显著影响汇总DOR。然而，当从Abbott SARS-CoV-2 IgG中省略“Kundu 2022”时，异质性降低（I2=58%，p<0.01）（附录S5：图S1），从Elecsys Anti-SARS-CoV-2 N中省略时（I2=56%，p<0.01）（附录S5：图S2），以及从Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 IgA中排除“Davidson 2020”时（I2=63%，p<0.01）（附录S5：图S3）。类似地，“Favresse 2021”解释了Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 N-IgG中的异质性（省略后I2=0%，p=0.47）（附录S5：图S4）。观察到的异质性可能归因于检测方法、制造商、靶抗原和采血时期的差异。然而，Elecsys Anti-SARS-CoV-2 total（I2=0，p=0.83）和Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 N-IgG（I2=31%，p=0.18）未观察到显著异质性。

进行亚组分析以通过自动化方法评估Abbott SARS-CoV-2 IgG检测中异质性的来源（分为“CLIA组”和“CMIA组”）。结果显示，CLIA组的异质性较高（I2=82%，p<0.01），而CMIA组的异质性较低（I2=55%，p<0.01），表明变异性与自动化仪器的差异有关。具体而言，基于CMIA的Abbott Alinity平台性能优于基于CLIA的Abbott Architect平台。此外，基于首次RT-PCR阳性结果与血清采集之间的持续时间（“≥7天”与“7天内”）对七种检测方法进行了时间间隔亚组分析。结果表明，Abbott SARS-CoV-2 IgG、Elecsys Anti-SARS-CoV-2 N、Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 IgA、Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 S1-IgG和LIAISON SARS-CoV-2 S1/S2 IgG在“≥7天”组中具有更高的诊断效能（图5）。

使用Deek检验评估发表偏倚，并构建了相应的漏斗图（附录S6）。斜率系数结果的t值为-5.95（p<0.05），表明存在显著的发表偏倚。

讨论

确定血清阳性率是COVID-19应对的关键组成部分，了解血清学检测的优势和局限性对其应用至关重要。与分子方法相比，血清学检测通常提供更快的周转时间、更高的通量和更少的工作量。此外，评估血清转化可以识别先前暴露于SARS-CoV-2的个体，以及可能受到保护的个体，从而支持基于证据的遏制措施放松决策。几项系统评价和荟萃分析评估了SARS-CoV-2血清学检测的诊断特征，主要关注整体灵敏度和特异性，以及研究和患者水平因素。在此文献基础上，我们的研究提供了七种商业化检测方法的诊断准确性汇总估计值，使用RT-PCR作为参考标准。我们进一步通过计算RDOR进行间接比较，并使用具有95% CI的森林图可视化结果。我们的研究表明，Elecsys Anti-SARS-CoV-2 total和Elecsys Anti-SARS-CoV-2 N检测在考虑灵敏度和特异性时实现了最高的诊断性能，其次是Abbott SARS-CoV-2 IgG检测。重要的是，Elecsys Anti-SARS-CoV-2 total、Elecsys Anti-SARS-CoV-2 N和Abbott SARS-CoV-2 IgG检测之间的诊断准确性未观察到显著差异。然而，Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 S1-IgG和LIAISON SARS-CoV-2 S1/S2 IgG检测的诊断准确性显著高于Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 IgA检测。我们还构建了间接比较以评估四种免疫测定技术的诊断准确性。在此分析中，评估了CLIA（包括Abbott SARS-CoV-2 IgG、Elecsys Anti-SARS-CoV-2 total和LIAISON SARS-CoV-2 S1/S2 IgG检测）、CMIA（包括Abbott SARS-CoV-2 IgG检测）、ECLIA（包括Elecsys Anti-SARS-CoV-2 N检测）和ELISA（Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 N-IgG、Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 S1-IgG和Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 IgA检测）。DOR表明，CLIA和ELISA的诊断性能低于ECLIA和CMIA。此外，RDOR值证实CLIA和ELISA的诊断准确性显著低于ECLIA和CMIA。这些检测中评估的抗体主要针对SARS-CoV-2的结构蛋白。在四种冠状病毒结构蛋白中，刺突（S）和核衣壳（N）蛋白已被确定为最具免疫原性，并广泛用于开发COVID-19诊断的血清学检测。七种纳入的检测在检测的免疫球蛋白类别（IgA、IgG或总抗体）和用于抗体识别的抗原方面均不同。具体而言，一些检测如Abbott SARS-CoV-2 IgG、Elecsys Anti-SARS-CoV-2 N、Elecsys Anti-SARS-CoV-2 total和Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 N-IgG基于N抗原。相比之下，其他检测包括Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 IgA、Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 S1-IgG和LIAISON SARS-CoV-2使用S1或S1/S2抗原。检测针对N抗原的抗体的检测方法表现出最高的诊断准确性，与针对S1或S1/S2抗原的检测方法相比。抗S1和抗S1/S2检测方法的诊断准确性相当，两者之间无统计学显著差异。

SARS-CoV-2感染产生针对核衣壳（N）和刺突（S）抗原的抗体，允许通过针对任一抗原的检测进行检测。然而，疫苗设计为主要引发针对S抗原或其受体结合域（RBD）的抗体，这意味着抗S抗体阳性结果可能反映先前的感染或疫苗接种。由于 few studies reported participants' vaccination status，疫苗接种如何影响检测性能仍不确定。我们的分析显示，使用S抗原的ELISA检测（Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 S1-IgG、Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 IgA）和CLIA检测（LIAISON SARS-CoV-2 S1/S2 IgG）比针对N抗原的ELISA检测（Euroimmun Anti-SARS-CoV-2 N-IgG）表现出更高的汇总灵敏度。相比之下，使用N抗原的CMIA检测（Abbott Alinity SARS-CoV-2 IgG）优于基于S的ELISA和CLIA检测。总体而言，Elecsys Anti-SARS-CoV-2 N检测和Elecsys Anti-SARS-CoV-2总抗体检测，均针对N抗原并基于ECLIA和CLIA性能，表现出最高的诊断准确性。尽管一般趋势表明基于S抗原的检测性能稍好，但结果表明检测准确性更取决于测试设计、方法学、样本采集时间和研究人群，而非抗原选择 alone。由于报告有限，无法直接评估疫苗接种对诊断准确性的影响。

为检查时间对诊断准确性的影响，将研究分为两组：RT-PCR阳性结果后7天内采集的样本和≥7天采集的样本。亚组分析显示，当样本在感染后≥7天获取时，抗体检测具有更大的诊断效能，反映在更高的汇总DOR中（表1）。值得注意的是，在≥7天亚组中，Elecsys Anti-SARS-CoV-2 N（I2=0%，p=0.71）和LIAISON SARS-CoV-2 S1/S2 IgG（I2=0%，p=0.61）未观察到异质性，而异质性在≥7天亚组中仍然较高。Al Haddad等人报告称，四种自动化血清学检测（Abbott、Euroimmun、Roche和Snibe）在7天内的灵敏度较低，但随着间隔时间延长而增加。类似地，Zhao等人发现总抗体检测在1周后具有出色的灵敏度，在最初2周内血清转化率和抗体水平迅速增加。这些发现支持我们亚组分析结果中观察到的模式。

我们的研究有几个局限性。首先，大多数先前对SARS-CoV-2抗体检测的评估报告称，IgM-based tests demonstrated the lowest diagnostic accuracy compared with other antibody isotypes。然而，由于研究数量有限，我们无法评估基于IgM的检测。其次，尽管遵循标准化检索策略，但缺乏普遍接受的检索术语可能导致相关文章的遗漏。第三，间接比较提供的证据比直接比较弱；然而，鉴于头对头研究稀缺，这种方法是必要的。

结论

本研究比较了七种抗SARS-CoV-2抗体检测方法，并确定了三种（Elecsys Anti-SARS-CoV-2 total、Elecsys Anti-SARS-CoV-2 N和Abbott SARS-CoV-2 IgG）表现出最高的诊断效率。总体而言，抗N总抗体、IgG抗体的诊断准确性显著高于抗S IgG和IgA抗体。此外，基于ECLIA、CMIA和CLIA平台的检测比ELISA检测表现出更高的准确性，表明它们是大规模检测、病毒传播监测和群体免疫监测的更可靠选择。尽管疫苗诱导的抗体可能影响性能，但我们的研究结果表明，抗体靶点和检测方法的选择在诊断准确性中比抗原类型 alone 起着更决定性的作用。