新型核酸检测试剂盒_核酸检测试剂盒:缉拿新型冠状病毒的“神探”

的作者、云南农业大学董阳教授

和《科技日报》记者赵汉斌认为,检测和筛选

疾病是治疗的关键。由新型冠状病毒引起的肺炎已被视为普通流感。同一种疾病,反映在不同的病人身上会有不同的症状;相同的症状可能是不同的疾病。面对传染病,首先要找到它的传染源。

病毒核酸检测是一种从基因水平进行筛选的方法。与血清学检测相比,具有较高的特异性和敏感性。它可以检测样品中极低含量的病毒,大大缩短病毒检测的“窗口期”。

套件看起来像什么?它是如何“工作”的?著名的试卷使用什么原则?让我们在这里聊天。

我们的生活依赖于肉眼看不见的微生物

直到今天,我们对微生物的了解仍然极其有限在微生物的世界里,我们就像无知的孩子在管子里偷看豹子。我们看到的只是冰山一角。17世纪显微镜逐渐成形后,人类终于可以看到微生物了,但病原微生物的发现一直很困难。

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Leeuwenhoek和他的显微镜(约1680)

在人体内,有大量的天然微生物,其中肠道微生物数量最多,种群最丰富。每个人的肠道内大约有2公斤的微生物,人体内大约80%的正常微生物都集中在这里。它们的数量超过100万亿(这个数字大约是人类细胞总数的10倍),并且有多达400或500种。

微生物自然存在于健康人的皮肤、汗液甚至尿液中。这些微生物大多是益生菌,它们与我们的身体和谐相处,甚至为我们提供了很多帮助。我们生活的环境也充满了微生物。土壤、空气和水无处不在。因此,很难找到致病微生物。有必要准确区分病原微生物与环境微生物和益生菌。这和赤手空拳大海捞针没什么不同。

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大肠杆菌是人体内数量最多的微生物菌群图片来源:丰尤

古希腊医学认为人体由四种体液组成,即血液、粘液、黄色胆汁和黑色胆汁。这四种体液对应四种元素和四种气质。它还认为人体内四种体液的不平衡会引起疾病,也就是所谓的四体液理论和四体液理论。这种观点统治了欧洲2200年。自从现代医学诞生以来,欧洲医学就围绕着四种液体

因此,在显微镜发明后,医生们自然而然地将目光投向血液,并很快意识到正常人的血液是无菌的。败血症的原因是通过用显微镜检查血液中是否有微生物而发现的。通过测试体液,人类发现了霍乱的致病细菌。长期以来,我们对病原微生物的发现一直是以“观察观察-分类培养-接种和动物实验证实”的方式进行一路走来,结果真是惊人——

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核酸的基本生命概念开启了一个新时代

现代传染病的研究是基于病原微生物的发现,病原体的快速鉴定,甚至一些难以分离和培养的病原微生物,都可以不经培养而准确地鉴定出来,是每一种传染病研究和治疗中最关键的技术

1953年,DNA的双螺旋结构被揭示,核酸是生命基础的观点开启了一个新时代。假设对于病原微生物的检测,只需要确定病原体的核酸序列就可以知道是否有任何病原体是活的病原体。然而,检测核酸非常困难。在成人细胞中,只有3微微克的DNA(1微微克等于1/万亿克),必须通过实验方法进行扩增和检测。

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美国化学家凯利·穆利斯(数据表)

| 1983年,波希米亚和异想天开的美国化学家凯利·穆利斯在一条黑暗的道路上从伯克利到门多西诺的一次快速驾车旅行中,“瞬间解决了DNA化学中最棘手的问题”。聚合酶链式反应(聚合酶链反应)技术被发明,并于1985年申请专利。从那以后,人们开始在试管中复制大量的DNA片段。整个生命科学和医学检验科学被分为聚合酶链反应之前的时代和聚合酶链反应之后的时代。因此,穆利斯与迈克尔·史密斯于1993年分享了诺贝尔化学奖,并于1993年获得了日本国际奖。

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聚合酶链式反应技术示意图

从那时起,人类在体外检测病原体DNA已经成为现实。这种方法不需要培养甚至分离病原体,已经成为病原体诊断领域中发展最快的技术。它将很快成为主流检测方法,并将极大地影响食品微生物检测、环境微生物监测和法医学领域。我们著名的侦探李昌钰在他的早期使用了DNA检测技术来解决一系列的问题,在侦探领域是众所周知的。

早在19世纪80年代上半叶,在对病原菌的研究中,学者们就在感染者的血清中发现了“杀菌素”,这是最早发现的抗体。当时,科学家根据抗体来源的特点,将能刺激宿主产生抗体的物质命名为抗原。到1963年,埃德尔曼和罗德尼·罗伯特·波特结合他们多年的研究成果提出了一个相对成熟的抗体分子模型,波特也是桑格的第一个博士生。

他们认为抗体是由两条重链和两条轻链组成的“Y”对称结构,“Y”的头部用来识别抗原1976年,日本科学家苏姆·托尼加瓦和他的同事发现,人体内的基因重排可以产生数百亿种不同的抗体,这很好地解释了抗体可以特异性识别抗原的原理。1975年,英国科学家米尔斯坦和法国科学家科勒发明了单克隆抗体制备技术。这样,人们可以获得大量高特异性和高纯度的抗体,并利用这些抗体的特异性实现病原微生物的检测。此外,抗元素抗体反应非常快,并且可以实现化学试剂和抗体的结合,使得检测结果可以通过颜色反应肉眼可见。因此,我们有了众所周知的检测试纸条。

人类越来越接近筛选“有害精子”病毒的时间。

是识别病毒的“神奇探针”,它真的来了。

,正如我们之前在科普文章中所说的,是一种非细胞生物,体积小,结构简单,只含有一种核酸(脱氧核糖核酸或核糖核酸),必须寄生在活细胞中并通过复制增殖。它由一条长核酸链和一个蛋白质外壳组成,但没有自己的代谢机制,也没有酶系统。因此,病毒离开宿主细胞,成为一种化学物质,没有生命活动,不能独立繁殖。然而,一旦它进入宿主细胞,它就可以利用细胞中的物质和能量以及它的复制、转录和翻译能力,根据其自身核酸中包含的遗传信息,产生像它一样的新一代病毒。

病毒比细菌小得多,它寄生在细胞中。病原性病毒的检测比病原性细菌的检测困难得多,病毒的培养比细菌的培养困难得多。如果我们依靠传统的检测方法,仍然很难找到和追踪病毒,这种人类杀手将变得更加肆无忌惮。

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聚合酶链反应八管图片来源:维基百科

幸运的是,由于历代科学家的积累和发现,人类已经掌握了核酸检测技术和抗体检测技术以这种新型冠状病毒检测为例,目前有两种成熟的检测试剂盒可以使用:基于荧光定量聚合酶链反应检测技术的

试剂盒,如华大基因捐赠的试剂盒等。这些试剂盒是目前的主流检测试剂盒因为冠状病毒需要遗传物质,即它自己的核糖核酸,无论它是寄生的还是游离的,核糖核酸都可以通过逆转录酶转化为脱氧核糖核酸,然后通过聚合酶链反应(聚合酶链反应)实现指数信号的扩增和扩增。在扩增和扩增过程中,加入荧光基团与扩增产物结合,检测时通过仪器读取荧光值,不仅可以实现定性检测,判断有无病毒,还可以实现初步定量检测,判断病毒数量该检测方法非常准确,具有很高的特异性和灵敏度。

是基于抗体检测技术。这种检测试剂盒通常被制备成试纸条。试纸条上针对新型冠状病毒的化学修饰抗体会迅速产生“抗体-抗原”反应,当在待检测的体液中遇到病毒时会呈现不同的颜色。整个检测时间可控制在15分钟内,结果肉眼可见。该检测可以实现实时检测(POCT),但准确性稍差,特别是当病毒潜伏期短、病毒浓度和数量小、易漏检时。

新型核酸检测试剂盒

新型核酸检测试剂盒

国家病原微生物资源库于2020年1月24日发布了中国疾病预防控制中心首次发布的第一个病毒种类信息及其电子显微镜照片、新型冠状病毒核酸检测引物和探针序列等重要权威信息,并提供了共享服务。(图片来源:中国疾病预防控制中心)

揭示新型冠状病毒

的几个重要节点1992年12月30日,019

研究人员通过对武汉金印滩医院3例肺炎患者的全基因组测序,发现了一种前所未有的β冠状病毒。

2年1月6日,020

从受感染人的气道上皮细胞中分离出新的冠状病毒,随后命名为2019-nCoV为了确定在被新型冠状病毒感染的人呼吸上皮细胞中是否可以观察到病毒颗粒,研究人员模拟了被新型冠状病毒感染的人呼吸上皮细胞的培养,每天用光学显微镜观察,培养6天后用透射电子显微镜观察。研究发现,在人类呼吸上皮细胞表面接种96小时后,可以观察到细胞病变,并且已经成功地观察和检测到新的冠状病毒

2年1月24日,020

国家病原微生物资源库发布了中国疾病预防控制中心首次成功分离的新型冠状病毒的电子显微镜照片

2年1月25日,020超过

家企业宣布成功开发基于荧光定量聚合酶链反应的新型冠状病毒检测试剂盒,并迅速捐赠和批准

2年1月27日

国家病原微生物资源库再次发布中国疾病预防控制中心从环境样品中成功分离出的第一株新型冠状病毒的名称、编号(NPRC 2020.00002)及其电子显微镜照片、新型冠状病毒核酸检测引物和探针序列等重要权威信息同一天,华大基因选择了一个国产测序仪用于新型冠状病毒的审批

2年1月28日020

根据中国科学院的声音,中国科学院武汉病毒研究所已研制出用于研究的抗体试纸来自

新型核酸检测试剂盒

的研究人员正在进行分离新型冠状病毒株的实验来源:浙江新闻客户端

,即1月6日病毒测序完成后,新型冠状病毒的检测发生了巨大变化。通过测序技术获得病毒的基因组信息,同时分离病毒。现代检测技术使得病毒一旦被锁定就无处藏身。与非典相比,这一次中国的速度已经引起了世界的关注。此外,基于CRISPR-cas和元基因组测序的更先进的检测技术也可以完全实现新型冠状病毒的检测。面对隐形杀手病毒,我们这次不再茫然。有了这些病毒检测技术、DNA测序和序列分析技术以及大数据病原体追踪系统,我们一定能实现对病毒的准确攻击和消灭!

最后,我们想告诉您,考虑到目前的情况,国家检测试剂盒的容量每天至少可以覆盖500,000次检测。按照人均5次重复确认测试,我们每天可以完成10万人的测试。当然,许多这样的测试需要熟练的专业检查员和科学研究人员来操作;手术的第一步是接触患者或受试者的痰液、粪便或血液。这一过程具有很大的感染风险,因此必须在具有相应预防和控制水平的实验室中进行。这些检查员也面临巨大的风险。虽然一些企业也提出了一些实验室自动化解决方案,可以取代人工测试,但部署仪器设备和培训人员需要时间。因此,我们也需要整个社会给这些检查员一些时间。他们也在用生命捍卫自己的生命!

华大基因创始人王建老师提出“建设万人测试中心”是目前测试的最佳解决方案。集中测试不仅效率更高,而且可以避免病毒在测试过程中的二次感染。

面对新型冠状病毒,我们拥有中国速度、世界科技和人类智慧。这一次,我们真的不用害怕。编辑:陈克轩< BR >

复审:王小龙

终审:冷文生

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