中國計量院自研數字PCR檢測方法 為新冠病毒“漏檢”開辟新思路
臨床測定技術的發展主要在于方法學的發展,而方法學的發展依托于試劑生產技術不斷進步更新和型標記物的應用。分子生物學正在并肯定會讓對整個生命科學有一個全面而徹底的認識,其對免疫測定技術發展的影響也是直接而又有效的,對以前一些難以檢測的生物活性物質的測定,并且大大提高了檢測的靈敏度和特異性。
針對檢測新型冠狀病毒,中國計量院研發了高靈敏數字PCR檢測法和檢測試劑盒。主要基于數字PCR系統完成相應的引物、探針、陰性對照、陽性對照、內參基因設計及優化等工作,為解決“漏檢”問題開辟了新思路。
引物
在核苷酸聚合作用起始時,刺激合成的一種具有特定核苷酸序列的大分子,與反應物以共價鍵形式連接,這樣的分子稱為引物。引物通常是人工合成的兩段寡核苷酸序列,一個引物與靶區域一端的一條DNA模板鏈互補,另一個引物與靶區域另一端的另一條DNA模板鏈互補,其功能是作為核苷酸聚合作用的起始點,核酸聚合酶可由其3端開始合成新的核酸鏈。體外人工設計的引物被廣泛用于聚合酶鏈反應、測序和探針合成等。
探針
一小段單鏈DNA或者RNA片段(大約是20到500bp),用于檢測與其互補的核酸序列。雙鏈DNA加熱變性成為單鏈,隨后用放射性同位素(通常用磷-32)、熒光染料或者酶(如辣根過氧化物酶)標記成為探針。磷-32通常被摻入組成DNA的四種核苷酸之一的磷酸基團中,而熒光染料和酶與核酸序列以共價鍵相連。當將探針與樣品雜交時,探針和與其互補的核酸(DNA或RNA)序列通過氫鍵緊密相連,隨后,未被雜交的多余探針被洗去。,根據探針的標記物種類,可進行放射自顯影、熒光發光、酶聯化學發光等方法來判斷樣品中是否,或者何位置含有被測序列(即與探針互補的序列)。
陰性對照
是針對“預期結果”而說的。凡是肯定出現預期結果的組,為陽性對照組。凡是肯定不會出現預期結果的組,為陰性對照組??瞻讓φ?blank control)是針對“處理因素”而說的。凡是不加處理因素的組,為空白對照組。所謂不加處理因素,可以是用生理鹽水等溶劑代替所要加的溶液,也可以是給實驗動物開刀但是不摘除某個器官,等等。陰性對照和空白對照不一定能畫等號。兩者的區別在于,空白對照沒加處理因素,陰性對照加的是別種處理因素。
陽性對照
是一種干預方法,比如一種藥物、療法或醫療器械,這種干預方法的有效性以前已經是明確的,只是為了說明新療法的有效性。與陰性對照相比,陽性對照是與要進行的實驗內容很相似但不相同,而且其由經驗可以預見其結果,即應該得出正面的結果。
數字PCR系統
是一種核酸分子定量技術。當前核酸分子的定量有三種方法,光度法基于核酸分子的吸光度來定量;實時熒光定量PCR(Real Time PCR)基于Ct值,Ct值就是指可以檢測到熒光值對應的循環數;數字PCR是的定量技術,基于單分子PCR方法來進行計數的核酸定量,是一種定量的方法。主要采用當前分析化學熱門研究領域的微流控或微滴化方法,將大量稀釋后的核酸溶液分散至芯片的微反應器或微滴中,每個反應器的核酸模板數少于或者等于1個。這樣經過PCR循環之后,有一個核酸分子模板的反應器就會給出熒光信號,沒有模板的反應器就沒有熒光信號。根據相對比例和反應器的體積,就可以推算出原始溶液的核酸濃度。
基于“單分子模板擴增反應”計數原理,通過芯片式分散體系,在兩萬個微反應器中對目標序列進行充分的分隔,通過鑒定陽性及陰性擴增結果比例和專用算法統計,能以定量的方式直接鑒定核酸靶分子的含量,具有比普通實時定量PCR更好的檢測靈敏度、擴增特異性和定量精確性。
該系統適用于極微量核酸的定量檢測、復雜樣品中稀有堿基序列的定量檢測、微小差異核酸拷貝數精確鑒定等研究領域,可以達到傳統熒光定量實時PCR技術不能達到的分辨率和精準定量的效果。
實時熒光定量PCR
所謂實時熒光定量PCR技術,是指在PCR反應體系中加入熒光基團,利用熒光信號積累實時監測整個PCR進程,通過標準曲線對未知模板進行定量分析的方法。將標記有熒光素的Taqman探針與模板DNA混合后,完成高溫變性,低溫復性,適溫延伸的熱循環,并遵守聚合酶鏈反應規律,與模板DNA互補配對的Taqman探針被切斷,熒光素游離于反應體系中,在特定光激發下發出熒光,隨著循環次數的增加,被擴增的目的基因片段呈指數規律增長,通過實時檢測與之對應的隨擴增而變化熒光信號強度,求得Ct值,同時利用數個已知模板濃度的標準品作對照,即可得出待測標本目的基因的拷貝數。
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