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揭秘:新型冠状病毒检测原理

日期:2020-03-03 14:44:00发布人:本站浏览数:9204
  近日来关于新型冠状病毒检测试剂盒的报道层出不穷,各企业纷纷宣布成功研制出新型冠状病毒检测试剂盒[1],目前市面上检测试剂盒主要包括分子生物学检测试剂盒和检测抗原、抗体的免疫学试剂盒[2, 3]。

  面对这些检测原理各不相同的试剂盒,大家可能一头雾水,为什么会有这么多检测新型冠状病毒的试剂盒呢?他们之间到底有什么不同呢?

  1 分子生物学检测

  分子生物学检测以检测病毒核酸(特异性遗传物质)为主,通过采集患者的鼻、咽拭子,痰液或肺泡灌洗液等样本,提取其中可能存在的新型冠状病毒核酸(RNA)。由于RNA相较DNA不稳定易降解,将其逆转录为DNA,再对DNA进行扩增检测。

  目前应用广泛的分子生物学检测方法是RT-PCR——实时荧光定量PCR,采用针对新型冠状病毒的开放阅读框1ab(open reading frame 1ab,ORF1ab)和核壳蛋白N等保守基因序列(病毒的特征)设计的引物[4,5],通过荧光标签进行可视化的扩增。

  除RT-PCR外,数字PCR、巢式PCR、等温扩增技术和高通量测序技术也逐渐应用于新型冠状病毒的检测[6-8]。

  相比于免疫学检测,分子生物学检测灵敏度和特异性均显著提高,缺点是耗时较长,对实验设备及检测人员能力要求较高。


新型冠状病毒检测原理


  图1. 国家药品监督管理局新型冠状病毒核酸检测试剂盒 (注册证号:国械注准20203400058)

  2 免疫学检测

  新型冠状病毒的免疫学检测主要是通过检测患者体内的特异性抗体或病毒抗原来实现。

  患者在感染新型冠状病毒后,机体会进行反击抵抗,派遣专业的作战部队——抗体(免疫球蛋白,主要是Ig M和Ig G),与侵入人体的外敌——抗原(新型冠状病毒)特异性结合并将其消灭。

  常见的特异性抗体检测方法是化学发光免疫分析法,其核心原理为使用酶标抗体结合磁珠微粒包被的病毒抗原以捕获的血液中特异性抗体,该复合体与底物作用会产生光信号。

  通俗来讲就给抗体作战部队配发特殊颜色的头盔,通过对这个特殊标识的检测即可识别特异性抗体。


新型冠状病毒检测原理


  图2. 化学发光免疫发光法

  除了检测抗体外,对外敌病毒抗原的检测也是免疫学检测的重点。

  抗原检测主要通过免疫层析法检测标本中新型冠状病毒的核壳蛋白N(nucleocapsid protein,N)[9],其核心原理与上述方法类似,通过胶体金(显色标记物)标记的抗体与病毒抗原及包被抗体结合进行检测。


新型冠状病毒检测原理


  图3. 胶体金免疫层析法[10]

  目前免疫学检测方法主要应用于血液中特异性Ig M、Ig G抗体和新型冠状病毒的抗原为主,相比分子生物学检测,其耗时较短,操作简便,疾病不同时期敏感度不同,更适合流行病学筛查。

  近日也有文献报道在感染患者的粪便中检测出新型新冠病毒[11-12]。听起来像是一个新的检测方法,其实它也是基于粪便样本中检测病毒核酸而实现的。此外,也有研究者通过培养粪便标本中的冠状病毒,然后再基于分子生物学方法进行病毒鉴定。虽然培养法是病原学检测的金标准,但由于培养周期较长,实验室要求高,目前不能全面开展。

  新型冠状病毒的不同检测方法原理不尽相同,无论是免疫学检测还是分子生物学检测,每种检验方法都有其局限性,由此中国疾控中心专家建议在新型冠状病毒的诊断中联合使用不同类型的试剂盒,做到取长补短。同时也不能忽视CT影像学检测结果,结合患者临床症状进行综合诊疗。

  撰文/北京协和医院 陈新飞 徐英春

  北京科学技术期刊学会&《协和医学杂志》联合推荐


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