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一文讀懂PCR技術如何檢測Covid

2020/11/11
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隨著新型冠狀病毒(2019-nCoV)的全球蔓延,世界衛生組織11月9日發布的最新數據顯示,全球累計新冠確診病例已超5000萬例,全世界人民的人身安全受到了極大的威脅,經濟發展也遭遇了前所未有的挑戰。為了儘快打贏這場防疫阻擊戰,如何快速、準確地檢測出病毒是關鍵。

目前,採用RT-PCR技術檢測新冠病毒核酸是最為主流的方法,截至2020年10月,在國家藥監局備案並上市的核酸檢測試劑已經有11種。

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那麼,

到底什麼是PCR技術?

它是如何檢測新冠病毒的?

怎樣才能保障PCR設備迅速、穩定、可靠地完成新冠病毒檢測呢?

什麼是PCR?

PCR(polymerase chain reaction)是在DNA聚合酶的催化下,以母DNA為模板,以特異性引物為延伸起點,通過變性、退火、延伸等步驟,用父鏈模板DNA在體外複製互補DNA子鏈。

它是體外合成DNA的擴增技術之一,能在體外快速特異擴增出任何目的的DNA。這種擴增方法,每個循環得到的DNA都是上一循環的兩倍,那麼循環10次DNA就能擴增1000倍,循環30次就能達到10億倍。

因此,我們可以利用PCR技術,對患者的生物樣本中的目標DNA進行擴增,螢光設備實時監測PCR過程中產生的DNA分子,如果樣本中含有病毒(目標DNA或者RNA反轉錄形成的cDNA),就可以被迅速、準確地監測出來。

反應要素(組成成分,試劑)

利用PCR技術進行核酸檢測的樣本(即試劑,見下圖)由耐熱聚合酶、引物、原料、緩衝液Mg2+離子、目標DNA(模板)等主要要素組成。其中模板即是要檢測的病毒。

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反應過程

從患者採集的生物樣本放入PCR設備對目標DNA進行擴增的反應包括以下不斷循環的三個步驟:變性、退火、延伸。

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從上圖可以看出,每個步驟都需要將溫度控制在指定的範圍:

Step 1. 95℃(1分鐘):

通過加熱將模板DNA的氫鍵斷開,形成單鏈。

Step 2. 55℃(45秒):

溫度降至55攝氏度左右時,引物將與互補序列結合。

Step 3. 72℃(1分鐘):

當一個PCR循環結束時,目標DNA增加兩倍。

反覆的變性、退火和延伸循環,會使得DNA呈幾何級數擴增。

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