一文读懂PCR技术如何检测Covid

2020/11/11   •   5515阅
了解PCR技术,核酸检测的核心。本文深入浅出地介绍了PCR(聚合酶链反应)原理、新冠病毒检测中的应用、反应要素及关键步骤,旨在帮助您全面掌握核酸检测背后的科学知识,应对全球疫情挑战。掌握PCR技术,是快速、准确检测病毒的关键。

随着新型冠状病毒(2019-nCoV)的全球蔓延,世界卫生组织11月9日发布的最新数据显示,全球累计新冠确诊病例已超5000万例,全世界人民的人身安全受到了极大的威胁,经济发展也遭遇了前所未有的挑战。为了尽快打赢这场防疫阻击战,如何快速、准确地检测出病毒是关键。

目前,采用RT-PCR技术检测新冠病毒核酸是最为主流的方法,截至2020年10月,在国家药监局备案并上市的核酸检测试剂已经有11种。

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那么,

到底什么是PCR技术?

它是如何检测新冠病毒的?

怎样才能保障PCR设备迅速、稳定、可靠地完成新冠病毒检测呢?

什么是PCR?

PCR(polymerase chain reaction)是在DNA聚合酶的催化下,以母DNA为模板,以特异性引物为延伸起点,通过变性、退火、延伸等步骤,用父链模板DNA在体外复制互补DNA子链。

它是体外合成DNA的扩增技术之一,能在体外快速特异扩增出任何目的的DNA。这种扩增方法,每个循环得到的DNA都是上一循环的两倍,那么循环10次DNA就能扩增1000倍,循环30次就能达到10亿倍。

因此,我们可以利用PCR技术,对患者的生物样本中的目标DNA进行扩增,萤光设备实时监测PCR过程中产生的DNA分子,如果样本中含有病毒(目标DNA或者RNA反转录形成的cDNA),就可以被迅速、准确地监测出来。

反应要素(组成成分,试剂)

利用PCR技术进行核酸检测的样本(即试剂,见下图)由耐热聚合酶、引物、原料、缓冲液Mg2+离子、目标DNA(模板)等主要要素组成。其中模板即是要检测的病毒。

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反应过程

从患者采集的生物样本放入PCR设备对目标DNA进行扩增的反应包括以下不断循环的三个步骤:变性、退火、延伸。

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从上图可以看出,每个步骤都需要将温度控制在指定的范围:

Step 1. 95℃(1分钟):

通过加热将模板DNA的氢键断开,形成单链。

Step 2. 55℃(45秒):

温度降至55摄氏度左右时,引物将与互补序列结合。

Step 3. 72℃(1分钟):

当一个PCR循环结束时,目标DNA增加两倍。

反复的变性、退火和延伸循环,会使得DNA呈几何级数扩增。

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