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病毒的核酸检测是怎么检测的?

操作方法

第01步、

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。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)

病毒的核酸检测是怎么检测的?

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实时荧光RT-PCR

第01步、

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。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。

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第02步、

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。图为水母实验室小姐姐使用生物安全柜进行的操作演示。

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第03步、

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。

第04步、

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。*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。

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第05步、

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。

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基因测序技术

第01步、

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。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。

第02步、

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

第03步、

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。

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