谁能快速检测新型冠状病毒

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“上海之江生物科技股份有限公司研发的新型冠状病毒核酸检测试剂盒,24日通过了上海市医疗器械检测所的检验,成为我国法定检验机构检定合格的首个新型冠状病毒检测产品。”——环球网《国内首个新型冠状病毒检测试剂盒通过检验》年1月26日讯

检测试剂盒,是通过PCR的方法,快速确定病例的样品中是否有特定的基因序列的存在。咱们今天,就先说说这PCR的原理和类型,再说说这PCR是怎么在病毒检测中大显威力的。

PCR技术原理

PCR技术,就是聚合酶链式反应(PolymeraseChainReaction,PCR),可使特定DNA片段进行体外快速扩增。什么意思呢?就是用PCR技术,可以把一段DNA序列成千上万倍地复制粘贴。DNA的双链结构如下图所示。

图片来自百度大家猜猜,要想复制DNA,总共分几步?

答案:3步!

第1步:把双链打开,变成两条单链;第2步:找到每条链复制的起点;

第3步:开始复制,得到两条双链。

是的,说起来就是这么简单。专业一点来说,就是“变性-退火-延伸”这三个步骤的不断循环。

PCR过程原理图具体来说,这三个步骤的实现方法是:

1、变性:模板DNA经加热至93℃左右一定时间后,使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离,使之成为单链,为下轮反应作准备;2、退火:退火也叫复性,模板DNA经加热变性成单链后,温度降至55℃左右,在这个温度下,模板DNA单链能够与引物的互补序列配对结合;所谓引物,是一段已经确定好的DNA片段,通过引物找到模板DNA的相应位置,也就是确定了复制的起点;

3、延伸:DNA模板-引物结合物在72℃、DNA聚合酶(如TaqDNA聚合酶)的作用下,以dNTP(脱氧核糖核苷三磷酸,可构成DNA)为反应原料,靶序列为模板,按照碱基互补配对原则和半保留复制原理,就能合成一条新的与模板DNA链互补的复制链。

重复循环“变性-退火-延伸”三过程就可获得更多的“半保留复制链”,而且这种新链又可成为下次循环的模板。也就是说,PCR技术是一个“1变2、2变4、4变8……”的指数增长的过程。每完成一个循环需2~4分钟,2~3小时就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍。PCR过程示意图

RT-PCR技术

这次新型冠状病毒的遗传物质就是单链RNA。它连DNA都没有,又谈何复制DNA呢?

没关系,RNA也可以通过叫做“逆转录”的过程,再形成DNA。

RT-PCR技术,即逆转录PCR(reversetranscription-PCR,RT-PCR),就是逆转录与PCR的结合,就能解决以RNA为遗传物质的基因扩增问题。在RT-PCR中,RNA链首先通过逆转录过程,形成与其互补的DNA链,再以此DNA链作为模板进行PCR反应,完成DNA的扩增。

实时荧光定量PCR技术

PCR技术自发明以来,很快就成了科研以及临床诊断的热点研究技术。但是,传统的PCR技术存在两个不足之处:

1、不能准确对DNA的拷贝数进行定量。2、容易产生交叉污染而得到假阳性结果。

简单说,就是传统的PCR是去复制了,但复制的结果对不对,就不是很清楚。

这可难不住科学家,灵光一闪,就想出了办法。来自百度实时荧光定量PCR技术,是指在PCR反应体系中加入荧光基团,这种荧光基团,可以设计成只有形成目标DNA时才发光,如果是漂散的则不发光。这意味着,只有真的复制形成了目标DNA,才能检测到光亮,而且形成的目标DNA越多,光亮越强。

因此,通过检测荧光信号的亮度,不仅可以判断是否形成了目标DNA,甚至可以用于判断目标DNA复制的数量,这更有利于定量评价PCR的效果。

实时荧光定量RT-PCR技术

没错,这就是又把RT-PCR技术和实时荧光定量PCR技术结合在了一起。

实时荧光定量RT-PCR中,RNA链也是首先通过逆转录过程,形成与其互补的DNA链,再以此DNA链作为模板进行实时荧光定量PCR反应,完成DNA的扩增。此技术在目的RNA片段的检测之中被广泛应用。

笔者查阅了几家厂商针对此次新型冠状病的提供的检测盒,基本都是采用实时荧光定量RT-PCR这种技术。

新型冠状病毒检测盒原理

为什么此前确诊新型冠状病毒比较难呢?这是因为不清楚相应的症状是新型病毒引起的还是已知病毒引起的?或者说是哪种新病毒引起的。因此,能够快速准确地识别新型病毒,就成为了确诊相应患者的重要依据。

根据前述实时荧光定量RT-PCR技术原理,冠状病毒检测PCR试剂盒的工作原理大致为:通过提取病人样本中的RNA,通过RT-PCR技术,先逆转录形成DNA,再对DNA进行扩增,最后以荧光的方式读取信号。如果PCR之后信号为阳性(检测到足够强的信号),那么就可以说样本中存在病毒(已经感染),反之则说明没有感染。

冠状病毒RT-PCR试剂盒的大致工作流程图片来源:谭璞自制有了采用PCR技术的试剂盒后,我们对病毒的检测变得快速而准确。WHO和美国CDC等发布的指导实验室检测及临床诊治相关指南中,也建议使用RT-PCR进行检测。同时,它能够帮助医护人员快速确诊患者,分清此次新型冠状病毒患者和普通患者,及时给予针对性治疗。

如何预防冠状病毒?

个人应如何预防感染新型冠状病毒呢?中国疾控中心发布了针对疑似新型冠状病毒造成严重急性呼吸道感染的临床管理临时指南。对照以下指导,帮你降低感染冠状病毒的风险。图源见水印

普通群众

该如何为此次疫情做出贡献

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