亚搏体育唯一官网-沪研病毒检测试剂盒出口30多个国家,有何技术秘诀

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随着疫情在全球蔓延,新型冠状病毒核酸检测试剂盒的需求量越来越大。近日,上海之江生物科技股份有限公司研发的病毒检测试剂盒(荧光PCR法)获得欧盟CE认证,已出口到意大利、法国、德国、日本、韩国等30多个国家。在武汉“战疫”中,这家企业研发的全自动核酸检测前处理系统和试剂也立下战功,10台仪器每天能完成高达5000人份的样本检测。

荧光PCR法检测病毒的科学原理是什么?全自动检测设备为何效率很高?解放日报·上观新闻记者采访了之江生物两位专家。

让微量核酸指数级扩增

之江生物研发中心副总监张捷介绍,PCR的意思是聚合酶链式反应,其基本原理是利用双链DNA(脱氧核糖核酸)在高温下解链、在低温下结合的特性,通过控制温度变化来模拟DNA在体内的复制过程。这种技术可以用于测定古生物化石,历史人物遗体,犯罪嫌疑人毛发、皮肤和体液中的DNA,也可用于测定病毒核酸。

利用荧光PCR法检测病毒前,科研人员要分析这种病毒的核酸序列,设计出特异性可与病毒核酸结合的引物(20个左右核苷酸组成的寡核苷酸片段)。“开发这种试剂盒的最关键步骤,是找到能与病毒核酸特异性结合的引物。”之江生物董事长邵俊斌博士说,如果引物与目标核酸的结合性差,会影响试剂盒的灵敏度;如果引物还能与其它病原体核酸结合,则会降低试剂盒的特异性。

在DNA聚合酶的作用下,引物延伸并与因高温而解链的DNA结合,变成2条链。PCR扩增仪再次调高温度后,DNA再次解链,引物又会延伸并与之结合,变成4条链。如此升温、降温往复进行,病毒中的核酸片段就像孙悟空分身术一样指数级扩增,即片段数量从1变成2、从2变成4、从4变成8……30次循环后,片段的理论数量将达到原先数量的230倍。

如何把扩增后的病毒核酸检测出来?这要靠荧光探针(30个左右核苷酸组成的带有荧光报告基团和淬灭基团的寡核苷酸片段)。它与引物一样,也能与病毒核酸结合,未降解前不发光。被扩增的特异性片段越多,被降解的荧光探针也越多,发出的荧光量就越高,从而被仪器检测出来。

新冠病毒的核酸是一条单链RNA,与双链DNA病毒相比,更容易发生序列变异。因此在开发试剂盒时,选择靶标除了针对能完全区分新冠病毒和其它病原体的区段外,还需针对序列不易改变的区段设计引物和荧光探针,以避免漏检。

用人工智能提高准确性

近期,国内出现了一些病毒核酸检测呈阴性、临床上却疑似患有新冠肺炎的“假阴性”情况。对此,张捷解释说,“假阴性”的主要原因包含两方面:

一是新冠病毒在人体内的分布、含量与症状的关系尚不明确。尤其是在发病早期阶段,患者可能没有咳嗽,其上呼吸道的病毒量很少,所以鼻咽拭子样本的检测结果很可能是阴性。

二是病毒检测包含样本采集、病毒灭活、密闭送检、核酸提取、核酸检测等多个环节,其中任何一个环节出问题,都可能导致无法提取出足够、有效的病毒核酸,从而出现“假阴性”情况。

针对前一种原因,之江生物建议有条件的医院采集疑似患者的下呼吸道痰液,而不要用随机性较高的鼻、咽拭子。针对后一种原因,公司建议国内外的病毒核酸检测将标准化操作往前端延伸,确保获得稳定的病毒样本,这也有利于检测人员的安全;同时,可在检测结果分析环节引入人工智能,帮助检测人员对介于阴性和阳性之间的结果进行更准确的判断。据了解,之江生物正在与国内一些医院合作,试用人工智能算法判断检测结果。

全自动设备助武汉抗疫

除了病毒检测试剂盒,之江生物研发的全自动核酸检测前处理系统也参与了国内“战疫”。2月10日,10台全自动核酸检测前处理系统从上海运抵武汉。它们长约两米,宽、高各约一米,外观有点像家用冰柜,能自动完成核酸提取、检测试剂配制、加样3道工序。有了这种先进设备,检测人员只需根据电脑提示将样本和试剂放入机器,即可完成核酸提取工作。与人工操作相比,机器提取核酸的效率大幅提升,准确率更有保障,而且减少了检测人员与样本接触的机会,能降低感染病毒风险。

在自动化设备助力下,从核酸提取到得到检测结果的时间为4小时左右。湖北媒体算了一笔账:上海捐赠的10台设备满负荷运转状态下,一天能检测5000人份样本,相当于前一阶段武汉全市每天检测量的三分之一,助力当地实现了“应检尽检,日结清零”目标。

截至目前,之江生物产品已出口到30多个国家。随着疫情在全球扩散,沪研病毒检测试剂盒预计将出口到更多国家,为全球抗疫贡献上海科技的力量。(作者:俞陶然)