在全國的這場戰疫中，我們每個人都密切關注着每時每刻的疫情動態，尤其是物質供應和新型冠狀病毒的確診情況。其中，作爲檢測新冠病毒的主力，核酸檢測試劑盒常常出現在大家的視野中，那麼它是怎麼檢測疑似患者攜帶有新型冠狀病毒？
知己知彼
在識別新型冠狀病毒之前我們先了解一下它：
這種病毒是一類具有包膜、基因組爲線性單股正鏈的RNA病毒，顆粒呈圓形或橢圓形，直徑約60-140nm。
需要注意的是，上面的病毒照片是使用電鏡放大到納米級拍攝的，也就是說通過一般的檢測手段，幾乎察覺不到它的存在。這種病毒感染人體後，其症狀會從普通感冒到重症肺部感染，而且潛伏期長，會使病毒攜帶者在不經意間感染更多的人。因此，儘早檢測出它的存在，來減少病毒攜帶者感染他人風險，使新冠狀病毒患者得到及時的專業治療就成爲重中之重。
根據國家衛健委發佈的《新型冠狀病毒感染的肺炎診 療方案（試行第四版）》確診病例需要有以下的病原學證據：
1.呼吸道標本或血液標本等 實時熒光RT-PCR檢測新型冠狀病毒核酸陽性；
2.呼吸道標本或血液標本等病毒基因測序，與已知的新型冠狀病毒高度同源。
目前，大部分的核酸試劑盒使用第一種方法，實時熒光 RT-PCR 來鑑定新型冠狀病毒，這種技術的大概流程：
- 獲取疑似患者的樣本，提取樣本的核酸序列。
- 將這些核酸序列（其中有可能包含有病毒核酸序列）與反應原料混合
- 在反應容器中進行擴增反應（這種反應可以只擴大病毒核酸序列的數量），便於後續檢測
- 擴增後的核酸序列是帶有熒光的，如果檢測到熒光信號曲線符合病毒特徵，那麼就認爲該疑似患者爲陽性。
- 在實際過程中，對一位患者會進行多次檢測
需要的材料：核酸試劑盒，QPCR儀，電腦，樣本等
下面，我們詳細瞭解這種技術是怎麼揪出新型冠狀病毒的。
如何放大病毒信號
我們都知道作爲核酸序列的DNA可以複製自身，這個過程如下：
- DNA先打開雙鏈，暴露出模板
- 引物（左右兩個DNA片段）會特異性的結合到模板上
- DNA聚合酶（黃色的幾何體）就可以利用鹼基（彩色的小圓點）從引物開始複製，這個過程也叫擴增
- 只要這個反應有足夠原料，新合成的DNA鏈又會作爲模板鏈開始新的合成
- 最終，開始的序列會被以呈指數級的增加。利用這個特性，可以放大樣品中微弱的病毒序列信號
實際上，早在上個世紀，一位叫穆利斯（Kary Banks Mullis）的牛人在體外實現了DNA複製過程。該技術被命名爲聚合酶鏈式反應（PCR），因這個偉大的發明他在1993年獲得了諾貝爾化學獎。
但是，需要注意的是2019新型冠狀病毒是一種RNA病毒，PCR是針對DNA複製來設計的。
因此，我們需要將RNA逆轉錄爲cDNA，然後進行DNA複製的過程，這個技術也叫RT-PCR（逆轉錄-PCR）。
如何只放大新型冠狀病毒的信號
接下來的問題是怎麼去識別2019新型冠狀病毒，避免檢測到其他的序列信號？
大家會注意到在PCR過程中，只有引物會特異性的結合到模板上，也就是說，設計好的引物可以識別新冠病毒的核酸序列。引物的設計工作就成爲病毒檢測成功與否的關鍵。
科學家根據已發佈的2019-nCoV全基因組序列，通過序列比對尋找具有 2019新冠狀病毒高度特異性的核酸序列，該序列可以特異鑑別2019新冠狀病毒。
根據這個特點，在此區域設計特異引物用於2019新型冠狀病毒鑑定。
如何進行信號檢測
爲了能夠實時檢測到核酸序列的變化情況，在PCR的反應體系中往往需要加入探針或染料用於熒光信號捕獲。同時需要QPCR儀，這種儀器可以將熒光信號採集爲計算機可以識別的數字信號，用於後續診斷依據。這裏涉及的兩種產生熒光的物質有着不同的發光原理：
- 熒光染料：一般這種遊離的染料幾乎沒有熒光信號，一旦結合雙鏈DNA後，其熒光信號可呈數百倍的增加。
- 熒光探針：依據目的基因設計合成一個能夠與之特異性雜交的探針，該探針的核酸片段兩端分別帶有熒光基團和淬滅基團。
- 一般情況下，兩個基團的空間距離很近，熒光基因因淬滅而不能發出熒光。
- PCR擴增時，探針的結合位置位於上下游引物之間。當擴增延伸到探針結合的位置時，一種切割酶會將熒光基團切下來，從而使其發出熒光。
- 檢測到的熒光分子數與PCR產物的數量成正比，因此，根據PCR反應體系中的熒光強度即可計算出初始DNA模板的數量。
爲了提高每次檢測的人次，檢測人員會將樣本放置在孔板上，每個孔即爲一個樣本。同時，會加入空白對照，陽性對照，陰性對照來提高準確率。
接下來，使用計算機軟件分析，會有幾種結果：
- 空白對照，不會擴增
-
內參樣本：會加入人源性內參基因的檢測，滿足臨牀對樣本質量控制的需要，降低假陰性率。如果，該樣本沒有擴增曲線，需要檢查質控情況
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陰性對照：這裏陰性對照，不會擴增
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陽性對照：同樣，陽性對照樣本是存在已知新冠病毒的核酸（也就是說，已知該樣本肯定要擴增），爲了降低假陽性率。
病原檢測人員會根據以上的數據來判斷該患者是否爲新冠病毒陽性。
最後，看看檢測人員平時的工作狀態：
新冠病毒對我們來說只是個新聞字眼，但是對於他們來說只隔着一層防護服。而且幾乎所有奮戰在一線的科學家，醫護工作者，志願者們都是身披這身戰甲，在前線日夜奮戰。他們無數人灑下淚水與汗水，更有人奉獻出自己的生命，但是更多的人不是悲傷和恐懼，而是繼續奔赴前線。也許艾青在《我愛這土地》中，早已給出他們奮不顧身的原因：
假如我是一隻鳥，
我也應該用嘶啞的喉嚨歌唱：
這被暴風雨所打擊着的土地，
這永遠洶湧着我們的悲憤的河流，
這無止息地吹颳着的激怒的風，
和那來自林間的無比溫柔的黎明……
——然後我死了，
連羽毛也腐爛在土地裏面。
爲什麼我的眼裏常含淚水？
因爲我對這土地愛得深沉……