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專家詳解熒光定量PCR儀開展病毒檢測工作的原理和計量知識

發(fā)布時間:2020-02-06 作者: 來源: 瀏覽:9247

近期,新冠病毒感染的肺炎疫情牽動著全國人民的心。當(dāng)前,打贏疫情防控阻擊戰(zhàn)進(jìn)入關(guān)鍵時期,快速完成疑似病例確診,成為最為關(guān)鍵的工作之一。

要快速精確地完成確診工作,檢測設(shè)備和儀器成為重要的前提。那么,新冠病毒是如何確診的?檢測設(shè)備是如何做到精確測量的?設(shè)備不準(zhǔn)確會造成什么后果?近日,圍繞這些問題,記者采訪了南京市計量監(jiān)督檢測院(以下簡稱南京市計量院)總工程師胡寧、醫(yī)療器械部副部長陳鴻飛。

確診病毒這兩種設(shè)備必不可少

據(jù)胡寧介紹,要檢測出新冠病毒,首先需要病毒核酸檢測試劑盒。由于核酸檢測試劑盒需要針對特定的病毒進(jìn)行單獨研發(fā)生產(chǎn),這就造成了在疫情前期確診病例較少、而后期確診病例直線上升。同時,要做到最終檢測確診病毒,就需要使用到實時熒光定量PCR儀,該設(shè)備能否檢測確診病毒的關(guān)鍵,其工作狀態(tài)如何,將直接影響病毒檢測的效率和精準(zhǔn)度。

記者了解到,熒光定量PCR儀作為確診新冠病毒的定量分析儀器,對新冠病毒的檢測確認(rèn)至關(guān)重要,且病毒檢測對設(shè)備精度要求比較高。同時,由于熒光定量PCR儀設(shè)備價值較高(最便宜的熒光定量PCR儀約30萬元,最高級的將近100萬元),一般只有省市一級疾控中心、大中城市的三級醫(yī)院等機構(gòu)才擁有,且檢測工作必須是國家相關(guān)部門指定的較高級別的、具有資質(zhì)的生物安全實驗室得到的數(shù)據(jù)才能被認(rèn)可,這也從一個方面導(dǎo)致了前期病例確診較慢。

計量人員對熒光定量PCR儀進(jìn)行檢定校準(zhǔn)

那么,熒光定量PCR儀在病毒的快速確診方面能起多大作用呢?據(jù)陳鴻飛介紹,根據(jù)國家衛(wèi)健委發(fā)布的《新冠肺炎診療方案(試行第四版)含最新中醫(yī)診療方案》,實時熒光RT-PCR檢測被列為確診病例的兩種方法之一,而且憑借時間短、成本低等特點,已成為應(yīng)用最廣的確診新冠病毒的方法。

儀器不準(zhǔn)會直接導(dǎo)致病毒誤測

針對熒光定量PCR儀進(jìn)行病毒檢測的流程問題,陳鴻飛介紹說,首先,由實驗室在病人呼吸道樣本或血液樣本中分離出的病毒進(jìn)行處理,提取出病毒核酸這一特定的“身份證”(病毒基因序列)。其次,將病毒核酸與試劑盒內(nèi)各組分混合形成完整的RT-PCR反應(yīng)體系,放入熒光定量PCR儀后,進(jìn)行熒光定量PCR反應(yīng),根據(jù)實時監(jiān)測反應(yīng)的熒光曲線來判定是否為新冠病毒。

按照陳鴻飛的介紹,在具體操作中,檢測人員會將提取病人的核酸樣本和試劑盒配比好之后,放到熒光定量PCR儀中進(jìn)行PCR反應(yīng),通過溫度的升降,病人樣本中的新冠病毒核酸會被特異性的引物探針識別,從而進(jìn)行快速復(fù)制,導(dǎo)致其熒光信號倍增,儀器會檢測到相應(yīng)呈倍數(shù)擴增的曲線,并以此來最終確診病人樣本中是否含有新冠病毒。也就是說,熒光定量PCR儀更像是一間“房屋”——一間為病毒和試劑盒中試劑提供反應(yīng)體系、可以進(jìn)行詳細(xì)觀察的“透明屋”。

“熒光定量PCR儀檢測中的誤差隨時都會導(dǎo)致誤診情況的出現(xiàn),必須要確保其檢測的可靠性?!标慀欙w說:“比如在溫度控制的時候,按照標(biāo)準(zhǔn)要求溫度準(zhǔn)確度誤差要求在±0.5℃之內(nèi),溫度均勻性誤差不大于1.0℃。如果溫度誤差過大,比如超過1.0℃甚至更大的話,會造成本來應(yīng)該進(jìn)行的PCR擴增反應(yīng)無法正常進(jìn)行或是擴增效率降低,此時應(yīng)該顯示陽性的樣本熒光曲線會呈現(xiàn)出假陰性,直接導(dǎo)致對病毒的誤測,造成嚴(yán)重的后果。熒光檢測模塊如果有問題,會導(dǎo)致儀器無法檢測到正確的熒光信號,也同樣會導(dǎo)致儀器得到病人樣本錯誤結(jié)果?!?/span>

計量工作提供重要技術(shù)支撐

熒光定量PCR儀在病毒檢測確診中扮演了如此重要的作用,其自身的精準(zhǔn)可靠便顯得愈加重要。而要實現(xiàn)這個目標(biāo),計量工作在其中起到了重要的技術(shù)支撐作用。

此次新冠肺炎疫情發(fā)生后,南京市疾控中心緊急報檢,請求南京市計量院對該中心的4臺熒光定量PCR儀進(jìn)行檢定校準(zhǔn)。

胡寧告訴記者,由于使用該儀器的都是處在防疫一線的部門,所以在檢定工作中一定要確保人員的絕對安全和儀器的準(zhǔn)確可靠。接到報檢請求后,南京市計量院圍繞南京市疾控中心快速檢定、精準(zhǔn)檢定的實際需要,優(yōu)化流程,快速響應(yīng),派出精兵強將,在最短的時限內(nèi)完成了檢定工作。

記者了解到,熒光定量PCR儀檢定校準(zhǔn)過程有一套嚴(yán)格規(guī)范的流程要求,需要按照國家主管部門出臺的JJF1527-2015《聚合酶鏈反應(yīng)分析儀校準(zhǔn)規(guī)范》計量技術(shù)規(guī)范進(jìn)行校準(zhǔn)。

據(jù)陳鴻飛介紹,熒光定量PCR儀檢定主要分兩個部分,一個是溫度檢測,另一個是熒光檢測,其檢測都需要專門的設(shè)備。在溫度檢測時,計量人員使用高精度的熒光定量PCR儀專用溫度檢測設(shè)備,該設(shè)備包含15個溫度檢測探頭,能完全貼合儀器的加熱模塊,按照誤差標(biāo)準(zhǔn),溫度檢測的不確定度要小于0.1℃。同時,熒光檢測時需要使用國家核酸標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)覆蓋了(102~108)拷貝數(shù)的核酸樣本,可以全面評價熒光定量PCR儀熒光檢測性能。

“按照規(guī)范要求,目前全國已經(jīng)實現(xiàn)建標(biāo)、能夠完成熒光定量PCR儀校準(zhǔn)的計量機構(gòu)不超過10家?!睋?jù)胡寧介紹,南京市計量院擁有批準(zhǔn)建設(shè)的唯一國家級生物技術(shù)藥物產(chǎn)業(yè)計量測試中心,且該院和計量“國家隊”——中國計量科學(xué)研究院一直保持密切的合作,在該領(lǐng)域具備較強的科研和技術(shù)能力,能夠嚴(yán)格按照規(guī)范要求完成校準(zhǔn)工作。

此次檢定校準(zhǔn)工作由陳鴻飛和一名同事共同完成。陳鴻飛說,一臺熒光定量PCR儀熒光部分檢測需要一個半小時左右,溫度部分檢測需要半個小時左右。檢定中,他和同事對南京市疾控中心的熒光定量PCR儀溫度參數(shù)進(jìn)行了修正,對熒光部分的核酸樣本偏差、樣本線性等參數(shù)給出了綜合評價,并出具了校準(zhǔn)證書,校準(zhǔn)工作得到了南京市疾控中心的高度肯定和認(rèn)可。

“計量部門的工作,就是要通過高效快速優(yōu)質(zhì)的檢定校準(zhǔn),讓儀器更加準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)更加可靠、質(zhì)量控制更好、更加快速地實現(xiàn)新冠病毒的檢測確認(rèn),為打贏疫情防控阻擊戰(zhàn)作出計量人的貢獻(xiàn)?!焙鷮幷f。

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