根據世界衛生組織（WHO）的統計，目前全球累計被新冠病毒感染的人群已經超過1970萬人，可能本週就將超過2000萬人。在世界各地，如何控制疫情的擴展，以及如何在控制疫情擴展的同時逐步恢復正常生活，是人們非常關心的話題。

我們知道，迅速檢測出新冠病毒感染，對受到感染的患者進行隔離以及對他們接觸過的人進行追踪隔離，是控制疫情蔓延的重要手段之一。為了開發出更快速便捷的新冠病毒檢測手段，很多科學家們探索多種創新技術在新冠病毒檢測方面的應用，包括新一代測序技術（NGS），CRISPR基因編輯技術，等溫PCR技術、微流體技術等等。

而有些科學家則把目光轉向人類歷史上人們“最好的朋友”——狗。日前，德國的一支研究團隊在BMS Infectious Disease雜誌上發表的一項探索性研究中，8條檢測犬在經過僅一周的訓練之後，在一項隨機雙盲，含對照組的試驗中能夠發現受到新冠病毒感染患者的唾液或氣管支氣管分泌物樣本。它們的檢測靈敏度達到82.63%，特異性達到96.35%。這項研究引發了媒體的廣泛熱議。那麼，檢測犬真能夠成為新冠病毒快速有效的檢測方法麼？

檢測犬發現新冠病毒感染的機理和潛力

我們都知道，狗有非常靈敏的嗅覺，而人們利用它們敏銳的嗅覺已經訓練它們通過氣味來搜索很多東西。比如搜索毒品的緝毒犬，尋找失踪人員的救生犬，都可以通過氣味來找到隱藏得很深的物品或者人。而利用狗的嗅覺來檢測疾病也不是一個全新的概念，早在1989年，《柳葉刀》雜誌就發表過利用狗的嗅覺來檢測黑色素瘤的文章。科學家們也早已知道，疾病會導致人們分泌的揮發性物質組成發生變化，這構成了利用狗靈敏的鼻子來檢測疾病的基礎。

在這項研究中，研究人員使用確診並顯示症狀的COVID-19患者樣本和通過RT-PCR檢測沒有受到新冠病毒感染的志願者樣本來訓練8只檢測犬。如果它們能夠在7個樣本中分辨出其中1個屬於COVID-19患者的樣本，就能夠得到獎勵。在接受7天訓練之後，這些檢測犬發現COVID-19患者樣本的成功率從訓練第二天的50%提升到81%，顯示出它們確實通過訓練學到了新冠病毒陽性樣本的“氣味”。

在訓練之後，這8只檢測犬接受了一項隨機雙盲、含對照組的檢測，研究人員隨機通過機器給檢測犬提供來自COVID-19患者或不含新冠病毒的樣本。總計經過1012次隨機和自動化的樣本呈遞之後，8只檢測犬總計正確發現新冠病毒陽性樣本157次，正確發現陰性樣本792次，33次錯誤判斷陽性樣本，30次錯誤判斷陰性樣本。計算下來，檢測犬的診斷靈敏度為82.63%（95% CI，82.02%-83.24%），特異性達到96.35%（95% CI：96.31%-96.39%）。所有8只檢測犬的檢測特異性變化不大，但是它們的檢測靈敏度則有比較大的差別。

8只檢測犬發現新冠病毒陽性樣本的特異性和靈敏度表現

研究人員在文章的討論環節中表示，考慮到目前檢測新冠病毒感染的“金標準”RT-PCR也有2.3-6.9%的假陽性率，檢測犬的表現值得肯定。這種檢測方法如果得到完善，可能在某些場合，成為輔助RT-PCR或替代RT-PCR檢測，快速篩查新冠病毒感染者的有效方法。

近日，英國的科學家也已經啟動一項研究，檢驗6只檢測犬在經過8週的訓練後，能否準確發現被新冠病毒感染的無症狀患者。研究人員的設想是它們可能在機場的檢測點成為發現無症狀感染者的快速、非侵入性檢測手段。

檢測犬發現新冠病毒感染面對的挑戰和局限性

既然檢測犬在發現新冠病毒陽性樣本的實驗中有可喜的表現，那麼未來是不是會看到它們出現在機場等公共場合呢？研究人員表示，真實世界的應用和科學研究中的環境有很大不同，這給檢測犬的表現增加了挑戰。

訓練檢測犬發現新冠病毒陽性樣本也好，發現失踪人員也好，都要使用積極強化（positive reinforcement）的手段。簡單來說，就是當檢測犬選擇了正確的目標時，會得到積極的鼓勵或者獎賞，它們可能是玩具或者食物。在實驗過程中，因為總是存在新冠病毒陽性的樣本，而且在檢測犬做出正確判斷之後研究人員能夠在短時間內就給予它們獎勵，所以能夠進行積極強化。

然而，在真實世界的應用中，檢測犬可能需要在上千個陰性樣本中找出一個陽性樣本，在沒有獎勵的情況下，對於它們來說，這可能是一種很枯燥的工作。更重要的是，在真實世界的情況下，即使檢測犬作出了正確的選擇，檢測人員也無法確認它們的選擇是否正確（因為還要對檢測犬發現的樣本進行RT-PCR等其它檢測的確認）。這種延誤會導致檢測犬在做出正確選擇後無法及時得到獎勵，從而“打擊”它們的積極性。

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前面提到，用檢測犬來發現癌症患者的理念已經有不短的歷史，然而目前使用檢測犬篩查癌症仍然沒有得到廣泛應用。2017年，奧地利學者Klaus Hackner博士在Journal of Breath Research上發表文章指出，在模擬真實世界的場景下（研究人員事先不知道哪個樣本為陽性樣本，無法及時給予檢測犬獎勵），檢測犬發現癌症樣本的表現並不好。

此外，使用檢測犬發現新冠病毒感染者還面對其它挑戰，例如，即使訓練有素的檢測犬的生理狀態也會有波動，這也會直接影響到它們檢測的準確性。而且，新冠病毒陽性樣本能否感染檢測犬尚且是個沒有得到確切答案的問題。如果檢測犬受到了新冠病毒的感染，那麼它們的嗅覺是否也會受到影響，它們又會不會成為新的傳染源？

利用揮發性有機化合物檢測疾病的未來

疾病會導致患者樣本中揮發性有機化合物（volatile organic compound， VOC）組成發生變化，這種改變是檢測犬能夠發現疾病樣本的根本原因。如果我們能夠發現新冠病毒感染造成患者VOC特徵的變化，那麼我們就有可能設計出模擬檢測犬的“電子鼻”來進行快速檢測。德國的研究人員日前在預印本網站medRxiv上發布的一項概念驗證研究顯示，使用氣相色譜與離子遷移譜聯用技術，研究人員可以通過檢測患者的呼氣樣本，將新冠病毒患者和A型流感患者區分開來。

檢測犬即使不能在真實世界中迅速成為快速檢測新冠的有效方法，它們仍然可能幫助科學家們發現與不同疾病相關的VOC特徵，從而為設計出更有效、更便捷的無創疾病檢測方法貢獻一份力量。