5分鐘快速檢測試劑盒技術原理揭祕



讀天書說人話,換個角度聊新聞。大家好,我是喵咖。

3月份以來,中國出口或捐贈的部分檢測試劑盒遭到了某幾個國家的質疑。拋開ZG上面的嘴仗和考量。試劑盒本身的性質值得討論。

我國主要的幾種檢測試劑盒都是基於RT-PCR原理。因為需要檢測的病毒樣本濃度有高有低,高的容易檢測,低濃度就會漏掉。所以PCR的方法就把病毒基因擴增很多倍,達到可以檢測出來的濃度。基本操作如下:


01

收集咽拭子等病毒樣本,通過試劑打碎保護病毒的蛋白質殼子,萃取病毒RNA。一方面是萃取,另一反面,打碎之後就沒有了感染性,相對安全一些。

02

由於這次新冠肺炎是單鏈RNA病毒,所以要先轉換成cDNA。這個可以類比像是視頻文件,mp4,rmvb,avi這些都是常見格式,同一個視頻不同格式,意思都一樣,可以互相轉換。

03

常規PCR反應,加熱到94℃把DNA拉鍊拉開,之後再55℃-60℃讓引物,就是拉鍊扣分別套在兩條拉鍊上,再升溫到72℃讓拉鍊自己複製,用左拉鍊做模板造一個右拉鍊,用右拉鍊做模板造一個左拉鍊。這樣折騰一次為一個循環,RNA數量翻一倍。之後再折騰25-30次。這樣就算很少量的病毒這個時候也顯現出來了。

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PCR操作方法


這個方法很主流,也很經典。但是這個操作步驟太多,而且每次都是微量,手一抖就完蛋了。另外引物(就是拉鍊扣)的質量也是關鍵,如果複製錯了拉鍊,那麼整個檢測前功盡棄。

當然還有機器清洗的問題,如果上一個陽性樣本檢測之後,沒有洗乾淨設備,下一個本來陰性患者可能就會假陽性被誤診。中國大三甲醫院自己都有PCR檢測儀器和人員,流程比較熟練。美國歐洲很多醫院偏專科,綜合性超大型少一些,本來很多檢驗都是委託外包第三方實驗室。遇到疫情,著急出結果自己上手,可能有手法不純熟的情況。如果又正好使用了某些中國的無證試劑盒廠商出品的無證試劑,多重誤差疊加,準確度就會崩盤。

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那麼雅培檢測試劑盒和國內主流試劑盒有啥不一樣呢?


這次雅培的五分鐘檢測試劑盒用的是一個完全不同的反應體系,簡稱RPA(重組酶聚合酶擴增),也叫做恆溫擴增技術。核心就是用三個主要原料:單鏈核酸重組酶、單鏈DNA結合蛋白(SSB)和鏈置換DNA聚合酶,在一個恆定溫度下37度到42度都可以,直接把DNA套成一個環,在本地施工作業,直接套用引物,複製目標DNA。


RPA技術優勢很顯著:


01

特別快,傳統PCR要45分鐘,因為要反覆升溫降溫。RPA由於是恆溫,所以只需要3-10分鐘。

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靈敏度高,因為是高度定向擴增,所以樣品即便有點兒雜質也OK,免除了前處理環節,儘量多的保留了樣本。

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溫度控制要求低,一般是加熱到40℃,但是在緊急情況下,貼在人身上用人體的體溫36℃、37℃也沒問題。甚至在室溫25℃,也是可以運行,就是慢點兒,要等一個小時而已。

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適用性強,面對RNA病毒,直接在試劑里加入逆轉錄酶就好,一鍋端。


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好處是很多,但是畢竟RPA也只能設計兩個引物,如果設計不好,可能就會錯誤的把其他病毒錯檢成新冠。但是雅培果然行業大佬,設計鬼斧神工,對照實驗中基本面對大量其他病毒,都沒有產生錯誤。

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反過來,RPA由於太靈敏,之前的樣本有一點兒殘留在機器裡,下一個樣本就不準了。所以雅培的設計是徹底的全封閉一次性試劑盒。機器和樣本不直接接觸,只有激光掃碼這一塊。所有的試劑盒全部都是一次性應用,並且內部封閉樣本處理。這樣就避免了樣品交叉汙染,由此可以釋放檢測能力,盡情地檢測更低濃度的病毒。因此可以釋放檢測能力,盡情去檢測低濃度病毒。


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好東西值得吹噓。但是說這臺是抗擊疫情的Game Changer還是過了。畢竟一次只能檢測一個,對於富人和偏遠地區是OK。但是對於大規模檢測的地方,比如說美國方艙醫院,PCR方案短期內還是沒法被替代。

1, Abbott RealTime SARS-CoV-2 For use under an Emergency Use Authorization (EUA) Only https://www.fda.gov/media/136258/download

2,ID NOW™ https://www.alere.com/en/home/product-details/id-now.html

3,重組酶聚合酶擴增技術研究進展 http://html.rhhz.net/SWJSTB/html/2016-6-47.htm


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