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[转载] 核酸检测是怎么发现新冠病毒的?是什么原理?

观正理宽 楼主
2022-01-14 22:14 111852 8
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这段时间,我们常能听到一个词:核酸检测。

现在已经众所周知,核酸检测在新冠病毒感染的诊断中发挥着关键作用。在医院,核酸检测是诊断新冠病毒感染的金标准。
而在医院之外,核酸检测还可以用来做大范围的筛查,尽可能找出还在潜伏期的无症状感染者。尤其当下复工在即,筛查可以大大降低办公室传染的风险。
核酸检测是怎么发现病毒的?这种黑科技是怎么让看不见的病毒“显形”的?

首先认识一下,什么是核酸?

核酸是地球上所有已知的生命体必不可少的一种组成物质。它主要分为两种:脱氧核糖核酸、核糖核酸。
脱氧核糖核酸,其实就是我们常说的DNA,地球上几乎所有生物的遗传物质。而许多冠状病毒的遗传物质,则是RNA,也就是核糖核酸。

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所以病毒核酸检测,其实就是对病毒的遗传物质RNA进行检测。

而针对病毒RNA进行检测的技术,还可以分两种:
一种是实时荧光RT-PCR;
一种是病原宏基因组测序(mNGS)

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*图为冠状病毒。它的外层是包膜和蛋白质,里面是它的遗传物质RNA。

它们都是用于诊断新冠病毒感染的方法。但核酸检测因为速度快(4~6小时)而应用更多,而基因测序比较慢(24~72小时),所以用的比较少。
一般对于高度疑似新冠病毒感染、但核酸检测是阴性的病人,会利用基因测序技术进一步确认。

实时荧光RT-PCR检测是如何让病毒“显形”的?

首先要采集样本。由于新冠病毒是通过呼吸道感染人体,所以样本要从呼吸道采集。目前常规的样本类型大致有2类:一类是用咽拭子、鼻拭子在人的上呼吸道(咽部或鼻腔)擦拭采集;另一类是收集下呼吸道痰液、支气管灌洗液、肺泡灌洗液等。

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采集到的样本将被严格封存,送到实验室。那里是检测员让病毒“现形”的战场。

什么是实时荧光RT-PCR?

为了避免晦涩难懂,此处略去几百个火星文。

① 提取病毒的RNA

先从样本中提取出病毒的RNA。具体来说,就是在样本中加入核酸提取试剂,把病毒破坏,让核酸释放出来。

*提取病毒核算必须在高级别的生物安全柜内完成。

② 把病毒RNA“反转录”成cDNA

通过反转录技术(RT),把病毒的RNA“反转”成一种特异DNA,即cDNA(因为病毒RNA结构不稳定,所以把病毒RNA转换成稳定的cDNA会更方便检测)

这里会用到核酸检测试剂盒中一种叫“反转录酶”的物质。而完成转录后,所有工作都将围绕cDNA展开。

③ 进行cDNA的扩增与检测

简单说就是扩增cDNA的数量。这里应用的就是PCR,全称聚合酶链式反应。具体来说,就是借助试剂盒中一些特殊物质,让cDNA不断复制,使其数量呈指数式增长。

所谓RT-PCR,就是将RNA的反转录(RT)和cDNA的扩增(PCR)相结合的技术。
当cDNA扩增的同时,试剂盒中还有一种叫荧光探针的东西同时工作。它会释放荧光信号,cDNA每完成一次扩增,荧光信号就会增加一点,而PCR检测仪就能记录到一个荧光信号增加的Ct值。

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*图中左边白色的仪器叫QPCR仪。上面说到的转录、扩增、检测都是在这台QPCR仪上完成。电脑上显示的红线,我们也可以理解为Ct值的曲线。

④ 出结果

这一步就是根据检测仪记录的Ct值,进行检测结果分析。

理想状态下,如果样本中有新冠病毒,那么在cDNA完成预订次数的扩增后,检测仪记录的Ct值就会形成一个逐渐上升的S形曲线,检测结果为阳性;如果没有类似的S型曲线,检测结果就为阴性。

做完以上所有工作,通常需要4~6小时。
现在明白什么是实时荧光RT-PCR了吗?

基因测序技术是怎样测出病毒的?

病原宏基因组测序(mNGS),是针对病原微生物(细菌、真菌、病毒和寄生虫等)使用的基因测序技术。它的原理就比较简单了。

首先,我们要掌握病毒的基因序列。(中国科学家在发现新冠病毒后5天就鉴定分析出了它的基因组序列,此处应有掌声!)

然后是检测。在实验室里,技术人员利用基因测序仪器,针对样本中提取的病毒RNA或总核酸进行检测。当样本中检测出的病毒基因序列,与已知的新冠病毒基因序列高度同源,就可以确诊感染。

基因测序是一个更加复杂且耗时的过程,可以简单归纳为以下7个步骤:

①采集样本:与前面介绍一致
②从样本中提取出病毒RNA:与前面介绍一致
③把病毒RNA反转录为cDNA:为了便于检测,测序也需要进行反转录。
④文库构建:翻译过来,就是把完整的DNA链条打碎成片段,接着给DNA片段末端修复,然后给DNA片段加上独有的样本编码(用于识别这个样本是谁的),并把DNA片段用一个接头固定起来,方便测序……
⑤高通量测序:通过高通量测序仪,把文库的核酸序列检测出来。
⑥生物信息分析:把测出的DNA序列与已有的数据库进行比对。
⑦出具检测报告
这样一套完整的病毒基因测序流程,加上出结果,通常需要24~72小时。

基因测序还有个特异功能:如果病人同时感染了多种病毒,基因测序也能够发现。

真正的病毒核酸检测过程极为严格,需要全程严格消毒,且工作人员全程三级防护(穿防护服,戴N95口罩、护目镜、双层手套、脚套)。
因为这是在与病毒打交道。从采集样本到检测,每一个步骤都凶险万分,一不小心就有被病毒感染的可能。
所以这里也想额外说一句:我们感恩战斗在抗疫灭毒一线医生和护士,但也要记住这样一群人:他们不接触患者,却每天都在实验室里与病毒零距离打交道;他们看似不在一线,实则处在超一线!

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观正理宽 楼主
1楼
2022-01-14 22:20
“火星文”?普通人不太懂,但却信任!
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观正理宽 楼主
2楼
2022-01-14 22:34
肾阴虚、肾阳虚、风邪、夹暑夹寒、湿热、温热、寒湿……等古文明的话,也是不懂
1条回复
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观正理宽 楼主
3楼
2022-01-15 12:22

引用观正理宽发表的:

肾阴虚、肾阳虚、风邪、夹暑夹寒、湿热、温热、寒湿……等古文明的话,也是不懂

这类词可以有无数组合,现代医学已知的疾病和未来新发现的疾病,都可以被辩证地悉数囊括其中
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观正理宽 楼主
4楼
2022-01-16 09:49
“核酸是地球上所有已知的生命体必不可少的一种组成物质。它主要分为两种:脱氧核糖核酸、核糖核酸。
脱氧核糖核酸,其实就是我们常说的DNA,地球上几乎所有生物的遗传物质。许多病毒的遗传物质,则是RNA。

以上是高中生物知识
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观正理宽 楼主
5楼
2022-01-17 14:37
病毒核酸检测,其实就是对病毒的遗传物质RNA进行检测。
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观正理宽 楼主
6楼
2022-02-22 15:25
中医把脉!
要什么检测
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观正理宽 楼主
7楼
2022-04-06 16:34

引用观正理宽发表的:

中医把脉! 要什么检测

可以可以
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观正理宽 楼主
8楼
2022-04-24 07:29
病毒?是什么玩意儿?得病的人是体内正气不足,或者是气虚,或者是血虚,或者是脾虚,或者是经络不通,或者是湿气重,或者是……
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