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RT-PCR検査でウイルスを検出するとき、Ct値は、人を陽性とカウントするかどうかの基準となります。
Covid-19パンデミックが世間に浸透させたさまざまな科学用語の中に、患者がCovid-19に対して陽性であるかどうかを判断するRT-PCR検査における「Ct値」があります。
コロナウイルスのRT-PCR検査では、Ct値でSARS-CoV-2が陽性か否かを判断します。ウイルス量や病気の重症度とどの程度の相関があるのでしょうか？
Ct値とは？
リアルタイムPCRアッセイ(ｑPCRともいいます)では、蛍光シグナルの蓄積によって陽性反応が検出されます。Ct(サイクルしきい値cycle threshold ）は、蛍光シグナルがしきい値を超える（バックグラウンドを超える）のに必要なサイクル数として定義されています。
Ct値は、サンプル中の標的核酸の量に反比例します。サンプル中の標的核酸の量に反比例する（すなわち、Ctレベルが低いほど、サンプル中の標的核酸の量が多い）。
分かりにくいのでもうちょっと説明しましょう。新型コロナウイルスに感染しているかどうかを決めるゴールドスタンダードであるRT-PCR検査では、患者から採取した綿棒からRNAを抽出します。その後、RNAをDNAに変換（逆転写）され、増幅されます。増幅とは、遺伝物質（この場合はDNA）をコピーして増やすプロセスを指します。これにより、ウイルスの存在を検出する検査の能力が向上します。量が少ないものは見つけにくいですが、増えると見つけやすくなるからです。増幅は、1つのコピーが2つになり、2つのコピーが4つになるというように、一連のサイクルを経て行われ、複数のサイクルを経た後に、検出可能な量のウイルスが生成されます。
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Ctが高い低いが意味するもの
リアルタイムアッセイは、通常、40サイクルの増幅を行います。
Cts < 29は強い陽性反応で、サンプル中の標的核酸が豊富であることを示します。多い回数を回さなくても規定に到達するには元の量が多かったという事です。
Ctsが30-37の場合は、中程度の量の標的核酸が含まれていることを示します。
陽性反応38-40のCtsは弱い反応で、感染状態や環境汚染を示す最小限の量の標的核酸であることを示します。
感染状態や環境汚染を示す可能性があります。このようにRT-PCRで陽性になることと、感染していることは同等ではありません。検体が汚染されていても陽性になるし、ウイルスが検出されても病気を発症していなければ感染症とは申しません。細菌だと保菌者という言葉がありますが、それと同じでただウイルスを口腔や鼻腔に持ってはいるが発症していなければ感染症ではありません。
しきい値とは？
新型コロナウイルスの場合、国や検査機関によりこの閾値が違います。たとえば日本は国立感染症研究所の手順書では40ですが、民間検査会社では45のところもあるようですし、日本国としての決まりは実は定められておらず、検査する機関により結果が違うということが起こることになります。また、台湾やインドは閾値が35未満です。中国疾病対策予防センター（中国のCDC）では37未満を陽性と判定する決まりですが、37～40の場合は再検査を推奨しています。
ということは、日本で陽性に出ても台湾では陰性、という場合もあります。しきい値の違いから生まれるものです。先日、うちの患者さんでスウェーデンでは陰性だったのに数時間飛行機に乗って日本に来たら陽性だったので2週間隔離された人がいましたが、これもしきい値の違いが関係している可能性が大きいです。
国立感染症研究所も40に近いものは再検査するようにと言っているらしいですが、現場でどういう風に取り扱いされているのかはわたしにはわかりません。
一般の方にはわかりにくいのかもしれませんが、統一的な試薬や機械を使うならこうなりませんが、現実にも血液検査の生化学検査などは医療機関や検査会社により値もまちまちで、よそで異常を指摘された、といっても通用せずその施設で再検査が必要なのは異常値を判断する数値も違うし、検査のやり方も違うからです。
同じ 新型コロナウイルスのPCR検査 といっても検査会社により違いはたくさんあります。これは何の検査にも同じことが言えます。わたしはよく患者さんに、「コンビニを思い浮かべてください。ローソン、セブン、ファミマ。全く違いますよね。たとえばNIPTがコンビニ、ローソン、セブン、ファミマ、がそれぞれの検査を提供する検査会社、って感じなのでやり方が全く違うし質も同じでは決してありません」と説明しています。
なぜCt値を新型コロナウイルスの陽性判定に使うのか？
RT-PCRでは、そもそも感染性のウイルス（感染能力があるウイルス。ビリオン）と非感染性のウイルス（断片しかなくて完全ではないので感染できないウイルス）を区別することができません。臨床サンプルからウイルスを増殖させれば、感染性ウイルスの存在を確認することができるんですが、広く普及しているわけではないのと、バイオセーフティレベル3以上の施設が必要となり、結果が出たとしてもそのころにはすでに感染症の転帰（よくなる、悪くなる、退院するなどの病気の結果をいいます）はすでに決定していて、公衆衛生上の行動を知らせるにはタイムリーではありません。そこで、RT-PCRによる検出が、本来ならば培養可能なウイルスにどのように関係しているかを示すため感染力の代用としてCt値を使用することがきるか、か検討され、感染制御に関する意思決定に情報を提供し支援することができる事がわかったので、Ct値がウイルス感染の代用指標として用いられています。
なぜCt値が重要なのか？
Ct値が35以下の場合、患者はCovid陽性とみなされます。つまり、35サイクル以降にウイルスが検出されるか、もっと少ないサイクル数でしきい値を超えると、その患者は陽性とみなされます。
もし、この基準値が、たとえば24に引き下げられれば、Ct値が25〜34の範囲では陽性とみなされないことになります。逆に基準値を35にすると、基準値を24にした場合よりも多くの患者が陽性とみなされることになります。Ct値の基準値を下げると、感染者を見逃してしまう可能性があります。しかし、Ctの基準値をおおきくしてしまうと、全く感染を起こすことができないような少ないウイルス量や検体の汚染で陽性になってしまうことが増え、偽陽性が増えます。
Ct値は感染の可能性を示す指標です。喉や鼻にウイルスが多ければ、よりよく感染するリスクは高まります。
国際的に多い基準値である35という数字の意味は？
世界的に見て、Covid-19のCt値のカットオフ値は、検査機器メーカーの指示により、35から40の間で決められています。
Ct値とCOVID-19の病気の重さには相関関係がありますか？
Ct値は、ウイルス量とは逆相関の関係にありますが、病気の重さとは関係ありません。Ct値が低いということは、ウイルス量が十分に多く、すぐに検出されるということですが、まだ無症状の場合もあります。
推定時間間隔とウイルス検出率をいくつかの発表された報告書のデータに基づいて作られた報告書から引用しました。
鼻咽頭拭い液の遺伝子検査陽性は数週間にわたって持続するものの、ウイルスを分離できるのは発症から約1週間後までとなっている。また、ウイルス量自体は発症前数日が一番多くなっています。ウイルスの量でCt値は変わりますのでCOVID-19疾患経過のどの時点で採取した検体なのかという情報を考慮すべきでしょう。
Ct値との患COVID-19患者の重症度や死亡率には相関関係がないことがわかっています。逆に、症状が出てからの時間が、病気の重症度に比べてCt値との関係が強いことがわかっていますが、経過とともにウイルス量が変化することを考えれば当然でしょう。
Ct値は、肺ではなく喉のウイルス量を示しています。Ct値は重症度とは相関せず、感染力とのみ相関します。
デルタ株はCt値が低くて感染力が強いというツイッター上の発現について
Ct値が高くてもCovid-19の感染レベルが非常に高い患者もいるし、その逆もあります。RT-PCR検査の解釈には多くの要素が重要であり、検体の採取方法や感染から採取、分析までの時間によっても結果が変わる可能性があります。Ct値はサンプルの採取方法に依存すると指摘されています。検体の採取方法が悪いと、不適切なCt値を示す可能性があります。また、Ct値は、検査を行う人の技術的な能力、機器の校正、通訳の分析技術によっても決まります。
また、同じ個人から採取した鼻腔内検体と口腔咽頭内検体では、Ct値が異なる場合があります。また、輸送時の温度や、採取してから検査室に届くまでの時間も、Ct値に悪影響を与える可能性があるのです。
こちらの論文のアブストラクトを和訳しておきます。
Ct値は大学生のSARS-CoV-2感染性を予測しない
重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2は感染力が非常に強く，その世界的な広がりは医療・社会経済面で大きな影響を及ぼしている．ウイルスの感染を抑止し、感染の進行を防ぎ、通常の活動を再開するためには、ワクチン接種以外に、効果的な公衆衛生対策（接触者の追跡、隔離、検疫を含む）が重要となります。ウイルスの感染は多くの要因に影響されますが、中でもウイルスの負荷と生命力が重要な要素になると考えられます。感染者から分離されたウイルス量がウイルス分離の成功率に影響することはin vitroの研究で示されているが、個人レベルで運ばれるウイルス量が感染性を決定するかどうかは不明であった。我々は，診断の観点から，大学生の集団において，RT-PCR法によるウイルス量の測定値であるCt（cycle threshold）値が，感染者と非感染者を区別できるかどうかを検討することを目的とした．その結果、集団レベルでは、症状のある感染者のCt値は、無症状の非感染者よりも低い（ウイルス量が多いことを示唆している）ものの、両グループ間でCt値に大きな重複があることがわかった。したがって、個人レベルでのCt値やウイルス量では、感染性を予測することはできませんでした。また、今回の研究では、ウイルスの存在を検出する高感度な方法が、低いウイルス量を保有していても感染する可能性のある無症候性の人を識別するために必要であることが示唆された。
重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）の急速な蔓延は，人間の生活のあらゆる側面に深刻な影響を及ぼす世界的な大流行を引き起こしている．通常の活動を再開するために必要な感染制御のためには、接触者の追跡、隔離、検疫などの公衆衛生対策によるウイルス感染の抑止が重要である。SARS-CoV-2は、過去に局所的な流行を引き起こしたSARS-CoVと中東呼吸器症候群-CoVという2つのベータコロナウイルスとは異なり、複製と感染の速度が異なる。SARS-CoV-2は、ヒトの上気道でより速く複製されるため、無症候性のウイルスキャリアを介した感染を助け、SARS-CoV-2の急速な拡大を促進する。また，SARS-CoV-2の致死率（症例死亡率）は2％（SARS-CoVは10％，中東呼吸器症候群-CoVは34％）と比較的低いことも，その高い感染力に寄与していると考えられる1。SARS-CoV-2は感染力が強く，推定再生係数は3.5とされている2が，個人差が大きく，中にはスーパースプレッダーも存在する。これは、季節性インフルエンザの再生係数（1.3）やSARS-CoVの再生係数（0.86～1.83）よりもはるかに高い値です3,4。
感染者のウイルス量は、感染力のレベルに影響を与える可能性があります。いくつかの研究では、患者のサンプルからウイルスをうまく分離できるかどうかは、RT-PCR法のサイクルしきい値（Ct）で測定されるウイルス量に依存することがわかっており、これが感染力と相関していることが示唆されています5。 5, 6, 7, 8, 9, 10 しかし、in vitroでの培養結果が人への確実なウイルス感染を反映しているかどうか、また、Ct値が実際に隔離や検疫の判断材料になるかどうかは明らかではありませんでした。
ウイルスの感染を阻止するための効果的な方法は、感染者を特定し、隔離し、治療することと、感染者と密接に接触した人を追跡し、隔離することである。感染者が増えてくると、個々のコミュニティや地域が閉鎖に追い込まれることもあります。仕事や勉強、レジャーなどの社会活動にも大きな影響が出て、経済や社会、個人の健康状態にも多大な影響が出てきます。したがって，ウイルス感染の動態をよりよく理解し，SARS-Cov-2の感染性を判断するために，ある種の代替的な測定値を用いることができるかどうかを検討することが重要である。そこで我々は、大学生の集団において、ウイルス量の測定値としてのCt値を用いて、あるレベルの予測が可能かどうかを調べることを目的とした。拡散者のCt値と非拡散者のCt値を比較したところ、これらの値はほとんど重複していることがわかりました。したがって、個人レベルのCt値に基づいてウイルスの感染性を予測することはできない。
プロフィール
この記事の筆者：仲田洋美（医師）
