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新冠病毒检测为什么这么难？

人阅读发布时间：2020-02-13 16:50

相比于 03 年的 SARS 病毒，此次新型冠状病毒（以下简称新冠病毒）相对温和，感染者发病较慢，症状较轻。然而正是这表面的温和，却带来了更为严重的灾难。犹如金庸小说中的十香软筋散，无色无味，无影无踪，却能在人最放松警惕的时候，杀人于无形。然而对于新冠病毒，我们并不是完全无迹可寻。相比于 03 年，我们有了更为先进的科学技术，在极短的时间里，获取了新冠病毒的全基因组序列，并设计了特异的引物和探针，这使得我们可以从核酸水平上检测新冠病毒的存在。本文将总结新冠病毒核酸检测的原理，流程和难点，并借此文表达对广大生物科研工作者的感谢，希望让更多的人了解他们的付出与不易。

图 1：新型冠状病毒照片（图片来源于网络）

一、新冠病毒的核酸分子检测原理
核酸包括 DNA 和 RNA 。每种生物都有其独特的核酸序列。根据这个原理，我国科学家在极短的时间里完成了对新冠病毒全基因组序列的解析，并通过与其它物种的基因组序列的对比，找到了只存在于新冠病毒中的特异核酸序列。我们只需要检测患者的样本中是否含有这些来自于新冠病毒的特异序列，就可以知道患者是否已经感染新冠病毒。

检测新冠病毒特异序列的方法是荧光定量 PCR（RT-qPCR）。首先用特异的引物将新冠病毒特异序列扩增出来（DNA 体外扩增的方法称为 PCR），然后检测扩增产物是否能和荧光探针够完全匹配。其中荧光探针也是一段新冠病毒特有的核酸序列，如果扩增产物的序列和荧光探针的序列一致，荧光探针会发出荧光；如果不完全一致，荧光探针是不会发出荧光的。而且如果患者体内病毒越多，荧光信号出现的越早，也就是 Ct 值越小（图 2 ）。最后根据 Ct 值的大小判断患者是否感染了新冠病毒。一般如果 Ct 值小于 37 就认为是阳性，Ct 值属于 37 到 40 之间，需要复检；而 Ct 值大于 40，则说明是阴性。

需要特别说明特异的 PCR 引物和荧光探针都是根据新冠病毒的基因组序列设计的，目前检测新冠病毒核酸的扩增引物，荧光探针，以及评判标准都已经公布在中国疾控中心官网。

图 2：荧光定量 PCR 的结果，荧光信号达到阈值时所用的循环数被称为 Ct 值，Ct 值越小，说明检测信号越强。

二、新冠病毒的检测流程

新冠病毒的核酸检测，首先是咽拭子取样，就是用棉签蘸取患者咽喉部的分泌物。获得患者样本后，再将样本进行低温保存，封装，送到专门的检测机构做进一步检测。由于患者和患者的样本可能具有大量的新冠病毒，这个过程中的每一步都有可能对操作人员造成感染。

图 3: 咽拭子取样示意图（图片来源于网络）

检测机构收到样本后，需要对样本进行预处理，然后提取其中的核酸。由于新冠病毒是 RNA 病毒，其核酸成分是 RNA 。但是 RNA 极度不稳定，很容易降解，所以这个过程的难度也较大。另外，RNA 不能直接进行 PCR 检测，需要将 RNA 逆转录为 DNA ，然后再进行检测。好在目前大多数的核酸检测试剂盒都是一步法，也就是将逆转录和 PCR 检测两步合成一步完成，大幅减少了工作人员的工作量。PCR 扩增在专门的荧光定量 PCR 仪中完成，通过荧光定量 PCR，我们可以获得样本的 Ct 值，通过 Ct 值的大小，可以判断患者样本中是否含有新冠病毒。然而，需要小心的是，患者一般至少需要进行两次核酸检测才能确诊，并且两次检测的间隔需要超过一天。在检测完成之后，所有的检测样本和实验垃圾都需要专门严格的处理，以防止病毒的环境污染。

三、新冠病毒检测的难点

检测机构收到样本后，需要对样本进行预处理，然后提取其中的核酸。由于新冠病毒是 RNA 病毒，其核酸成分是 RNA。但是 RNA 极度不稳定，很容易降解，所以这个过程的难度也较大。另外，RNA 不能直接进行 PCR 检测，需要将 RNA 逆转录为 DNA ，然后再进行检测。好在目前大多数的核酸检测试剂盒都是一步法，也就是将逆转录和 PCR 检测两步合成一步完成，大幅减少了工作人员的工作量。PCR 扩增在专门的荧光定量 PCR 仪中完成，通过荧光定量 PCR，我们可以获得样本的 Ct 值，通过 Ct 值的大小，可以判断患者样本中是否含有新冠病毒。然而，需要小心的是，患者一般至少需要进行两次核酸检测才能确诊，并且两次检测的间隔需要超过一天。在检测完成之后，所有的检测样本和实验垃圾都需要专门严格的处理，以防止病毒的环境污染。

图 4:新冠病毒检测实验室需满足二级（ P2 ）生物安全标准

面对这次肺炎疫情，我们的生命科学领域的工作者，不管是来自于大学，研究单位，还是医院，企业，都一直奋战在抗击疫情的最前线。他们率先找到了引起不明肺炎的病原体，解析病毒的基因组序列，弄清楚了新冠病毒的感染传播机理，承担着繁重、危险的病毒核酸检测的任务。这些在实验室里默默奉献的科研工作者，用各自不同的方式，保障着全国人民的生命安全。
在此，向所有奋战在抗击疫情一线的生命科学工作者表示感谢！

ABclonal 持续为广大的生命科学领域工作者提供优质的产品及专业的服务，公司主营业务包括科研抗体、分子酶产品、NGS 建库试剂盒、活性重组蛋白、诊断抗原抗体原料、ELISA 试剂盒以及 CRO 服务，CRO 服务主要包括抗体与蛋白技术服务、基因与多肽合成技术服务、免疫学检测技术服务等。

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