新型冠狀病毒的檢測在過去一段時(shí)間內(nèi)成為了被大家所關(guān)心的話題。一方面，早在1月上旬，科學(xué)家們對新型冠狀病毒完成測序之后就有好幾家企業(yè)加班加點(diǎn)兩三天內(nèi)完成了“核酸檢測試劑盒”，并且產(chǎn)能看起來頗為足夠。但另一方面，即使中旬后放開了檢測標(biāo)準(zhǔn)，不需要通過國家疾控中心才能確診，仍然有大量患者無法得到確診。這其中的檢測卡口以及使用試劑盒檢測的難點(diǎn)到底在哪呢？
乍聽起來，試劑盒好像是類似于化學(xué)課上酸堿試紙那樣的東西，滴一滴就會變色?？蓪?shí)際上它的用法與最初的想象大不相同，復(fù)雜多了。
確診由病毒引起的疾病有幾種方式。從大類上分，可以直接檢測病毒的核酸，或者檢測病毒中會讓人產(chǎn)生免疫反應(yīng)的抗原，或是檢測人體免疫反應(yīng)所產(chǎn)生的抗體。由于科學(xué)家迅速對病毒完成了測序，因此這次最早完成設(shè)計(jì)生產(chǎn)的試劑盒也是屬于檢測核酸的類別。它使用的方法叫做PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)），能夠快速對微量DNA進(jìn)行檢測，并且相當(dāng)靈敏。除了生物領(lǐng)域以外，它在法醫(yī)和考古等領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用。
檢測冠狀病毒的時(shí)候會采取病人的鼻咽拭子、痰液、肺泡灌洗液等作為樣本——換言之就是可能包含有病毒的東西。之后，需要用試劑提取出其中的核酸部分。由于冠狀病毒的遺傳物質(zhì)是單鏈的RNA，因此還需要使用逆轉(zhuǎn)錄酶將RNA逆轉(zhuǎn)錄為DNA。
回顧一下中學(xué)生物有關(guān)DNA的內(nèi)容：DNA是生物體內(nèi)記錄信息的物質(zhì)，呈雙鏈結(jié)構(gòu)。每條鏈都由一系列核苷酸組成。每個(gè)核苷酸會攜帶四種堿基之一：A，T，C和G。兩條鏈之間按A-T和C-G的堿基互補(bǔ)規(guī)則匹配。
檢測病毒時(shí)，樣本內(nèi)不只有病毒的核酸，還有人體細(xì)胞以及其他各種正常存在的細(xì)菌、病毒的核酸。打個(gè)比方的話，就好像是要求從一個(gè)雜亂無章的圖書倉庫里找出有沒有西游記一樣。PCR的想法就是對需要的DNA片段進(jìn)行復(fù)制。如果有一種專門負(fù)責(zé)抄寫西游記的小妖怪，一本抄兩本，兩本抄四本，那只要倉庫里有一本西游記，很快就能讓倉庫里出現(xiàn)大量的西游記，到時(shí)候再檢測就容易多了。
這種小妖怪聽起來很神奇，實(shí)際上模擬的正是我們體內(nèi)每天都在進(jìn)行的DNA復(fù)制。PCR首先會用高溫讓DNA變成單鏈，然后利用兩種物質(zhì)進(jìn)行DNA復(fù)制過程：一種叫“引物”，是一小串核苷酸鏈，能自動結(jié)合到能夠匹配的DNA片段上?？梢园阉胂癯梢粋€(gè)神奇書簽。預(yù)先往書簽上寫好幾個(gè)字，它就可以自動找出倉庫里寫有這幾個(gè)字的書頁粘上去。另一種叫“聚合酶”，會從引物開始，為單鏈DNA補(bǔ)齊另外一條。它相當(dāng)于一個(gè)抄書匠，會從神奇書簽開始抄書。這樣就產(chǎn)生了“擴(kuò)增”“特定”DNA片段的效果。設(shè)計(jì)病毒的核酸檢測試劑盒的過程主要是根據(jù)病毒的測序結(jié)果選擇其中的幾個(gè)有特征的基因，并在每個(gè)基因靠近頭尾的地方選取兩串引物。為了保證實(shí)驗(yàn)效果，對引物還有一些額外的要求，比如活性溫度必須適當(dāng)，引物之間不能結(jié)合等等。
除了復(fù)制以外，還需要檢測擴(kuò)增過程是否順利。目前的試劑盒采用的是熒光探針法。熒光探針是帶有兩個(gè)額外基團(tuán)的小串核苷酸鏈，其中一個(gè)能放出熒光。但是，探針完整時(shí)熒光會被另一個(gè)基團(tuán)吸收。在DNA復(fù)制過程中，聚合酶會將熒光探針分解，產(chǎn)生熒光。這就像是一個(gè)有著熒光膜的神奇書簽。抄書匠在抄書過程中一旦發(fā)現(xiàn)就會撕掉。DNA每擴(kuò)增一次理論上就會多一倍熒光分子，這樣就可以根據(jù)熒光的強(qiáng)度看出DNA擴(kuò)增的次數(shù)。如果原始樣品里有目標(biāo)片段，熒光的強(qiáng)度就會隨著擴(kuò)增次數(shù)指數(shù)增長。如果沒有目標(biāo)片段，就不會產(chǎn)生新的熒光分子。
這整套測試過程需要實(shí)時(shí)熒光定量PCR系統(tǒng)來完成，它有著溫度控制和實(shí)時(shí)檢測熒光強(qiáng)度的功能。分解DNA成單鏈、引物結(jié)合和聚合酶工作的反應(yīng)溫度均不相同，儀器需要以固定的時(shí)間間隔在兩個(gè)溫度間循環(huán)（后兩者所需溫度差不超過3攝氏度時(shí)可以用一個(gè)溫度）。檢測熒光強(qiáng)度則需要包含光源和探測器的裝置。光源能夠精密地照射到每一個(gè)樣品上，然后由探測器檢測熒光的強(qiáng)度。隨著擴(kuò)增循環(huán)，熒光強(qiáng)度就會畫出一條曲線，用以判斷目標(biāo)DNA片段是否存在。按照目前新聞的報(bào)道，PCR每批測試時(shí)間需要2-4個(gè)小時(shí)，普通PCR儀一次可以對96個(gè)樣本進(jìn)行測試，高級的PCR儀可以一次做384個(gè)樣本，武漢市內(nèi)十個(gè)實(shí)驗(yàn)室每天總共可以檢測2000多例。（到文章發(fā)布為止，湖北省內(nèi)據(jù)說每天可以檢測4000多例）
除此之外，由于PCR技術(shù)異常靈敏，因此需要專門的實(shí)驗(yàn)室和人員進(jìn)行操作。在基本的實(shí)驗(yàn)室布置中，儲藏試劑、準(zhǔn)備樣品和進(jìn)行PCR需要在三個(gè)不同的房間進(jìn)行，并且還需要PCR室保持負(fù)壓潔凈狀態(tài)，即PCR室的空氣不會流入其他房間，這樣才可以保證樣品不會受到擴(kuò)增后的DNA產(chǎn)物污染。而如果針對病毒處理的話，還要求實(shí)驗(yàn)室需要具備相應(yīng)的病毒防護(hù)資質(zhì)才可以（當(dāng)然不需要P4級別那么高）。整套下來并非所有醫(yī)院都能輕松配備。
而針對病人，一個(gè)病人在病程中可能需要經(jīng)歷至少三次測試：一次確診（結(jié)果陽性，視病程不同也可能因?yàn)榧訇幮远貜?fù)幾次）與判斷治愈需要的兩次測試（要求結(jié)果陰性），而目前每天新增的疑似病人也超過了湖北省內(nèi)的處理能力。所以雖然生產(chǎn)試劑盒的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于疑似人數(shù)，但實(shí)際做測試的數(shù)目還是非常有限的。
PS：抗原試劑需要在GMP凈化車間進(jìn)行灌裝封口、全自動灌裝無人工接觸才符合生產(chǎn)要求，避免二次污染
PS：廣東冠鴻智能的試劑灌裝機(jī)精度高、產(chǎn)量穩(wěn)定15000支/小時(shí) 值得推薦
