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新冠病毒核酸检测原理

作者:河北品科研生物科技有限公司 2022-06-30T10:41 (访问量:25563)

mportant; overflow-wrap: break-word !important;">假阴性,就是指被检测者已经感染了新冠病毒,但是却没有检测出病毒核酸,即核酸检测为阴性。出现假阴性的原因主要有以下三方面:

第一,原始检测标本中新冠病毒核酸含量过低,低于能被检测到的下限。这与所采集样本的类型和采集的时机等都有关系。

第二,如果新冠病毒核酸与探针结合的部位发生变异,可能影响检测中探针的结合效率,导致荧光信号检测不到。

第三,假阴性也和检测技术的灵敏度有关。

假阳性,是指因为种种原因把不是阳性的人检测出阳性的结果。

造成PCR假阳性问题的因素相对单一, 由于PCR的敏感性和效率特别高, 只要有少的扩增产物将标本或反应管污染即可出现假阳性, PCR仪器的性能差异和温控不准等质量问题造成非特异性扩增也会导致假阳性现象。

如果样本采集和PCR试剂配制及反应实验过程中, 引物设计不合理, 选择的扩增列序与非目的性扩增列序具有同源性, 检测样品出现交叉污染、PCR试剂污染或PCR扩增产物污染、气溶胶污染以及实验室中克隆质粒污染都会造成假阳性现象出现。

06

遗传物质DNARNA

我们常说的遗传物质,一般是指DNA,但对于病毒而言,RNA则是它的遗传物质。

对于细胞结构来讲,只要有DNA的地方,DNA具有支配作用。而此时的RNA,也受DNA指挥。比如,当我们的细胞需要合成蛋白质时,位于细胞核的某个DN**段就会打开,然后在酶的作用下,合成信使RNA(mRNA),信使RNA则回头可以在核糖体处,合成肽链。在这个过程中,我们看到了遗传信息由DNA到RNA的过程,我们称其为遗传信息转录,该过程简称转录。


而对于病毒而言,它们比较特殊,很多病毒都以RNA为自己的遗传物质。这是因为它们侵入细胞之后,可以将自己的RNA释放其中,最后转录出病毒DNA。因为该过程是由遗传信息是由RNA到DNA的过程,所以称为逆转录。


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新冠病毒核酸检测原理

核酸检测其实是检测受测者体内是否有新冠病毒的核酸(RNA)。每种病毒的核酸内部都含有核糖核苷酸,不同的病毒所含的核糖核苷酸数量和排列顺序不同,使得每种病毒都具有特异性。新冠病毒的核酸也是独特的,核酸检测就是对新冠病毒的核酸进行特异性检测。

01

新冠病毒核酸检测一般流程

1.由医护人员穿戴防护服,收集位于病人鼻咽部的液体。

2.在实验室内对可能存在的病毒样液进行灭活处理,并提取样本的核酸(这里面病毒只占很小一部分)。

3.对该样本核酸进行PCR技术扩增。

4.将可与病毒信息匹配的荧光染料或荧光探针放入其中。

5.通过荧光强度,再结合对照组情况,综合判断是否存在新冠病毒。


02

前提:确定新冠病毒特异性特征

专业人员将该病毒提取出来后对病毒RNA进行测序在该病毒身上寻找可以用来鉴别其特异性的片段。


03

准备工作:采集受测者样本

在进行核酸检测之前,需要采集受测者的痰液、咽拭子、肺泡灌洗液、血液等样本,对这些样本进行检测,就可以发现受测者的呼吸道感染了什么病菌。新冠病毒核酸检测常用的是咽拭子样本检测,将样本裂解提纯,从中提取出可能存在的新冠病毒核酸,检测的准备工作就做好了。


04

关键技术荧光定量RT-PCR

新冠病毒直径只有60-140纳米,一般细胞的直径在10-20微米,而头发丝的直径在60-90微米。如果将细胞比作可以容纳万人的足球场,而病毒则好比里面的某个小座位一般不起眼。要想在如此小的尺度上分离出病毒,首先就是非常困难的事情,更别提如何去识别新冠病毒与其他病毒的差别。目前人们所使用的新冠病毒核酸检测技术,主要是一种叫做实时荧光 RT-PCR 的技术。


PCR技术聚合酶链式反应(PCR)是一种用于放大扩增特定的DN**段的分子生物学技术,它可看作是生物体外的特殊DNA复制,PCR的最大特点是能将微量的DNA大幅增加。因此,无论是化石中的古生物、历史人物的残骸,还是几十年前凶杀案中凶手所遗留的毛发、皮肤或血液,只要能分离出一丁点的DNA,就能用PCR加以放大,进行比对。同理,痕量的病毒感染,其核酸也可以被捕捉到。该技术由1983年美国Mullis首先提出设想,1985年由其发明了聚合酶链反应,即简易DNA扩增法,意味着PCR技术的真正诞生。

实时荧光定量PCR技术:实时荧光定量PCR技术是PCR技术的拓展,所谓实时荧光定量PCR技术,是指在PCR反应体系中加入荧光基团,利用荧光信号积累实时监测整个PCR进程,最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。PCR扩增时加入一对引物的同时加入一个特异性的荧光探针,该探针为一寡核苷酸,两端分别标记一个报告荧光基团和一个淬灭荧光基团。探针完整时,报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收;PCR扩增时,Taq酶的5'-3'外切酶活性将探针酶切降解,使报告荧光基团和淬灭荧光基团分离,从而荧光监测系统可接收到荧光信号,即每扩增一条DNA链,就有一个荧光分子形成,实现了荧光信号的累积与PCR产物形成完全同步。


荧光定量RT-PCR技术是荧光定量PCR技术与RT-PCR技术的结合。

在检测过程中,先采用RT-PCR技术将新冠病毒的核酸(RNA)逆转录为对应的脱氧核糖核酸(DNA);再采用荧光定量PCR技术,将得到的DNA进行大量复制,同时,使用特异性探针对复制得到的DNA进行检测,打上标记。如果存在新冠病毒核酸,仪器就可以检测到荧光信号,而且,随着DNA的不断复制,荧光信号不断增强,这样就间接检测到了新冠病毒的存在。



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