核酸检测原理的解读

后疫情时代，“核酸检测”这个名词我们人人都很熟悉，它已成为我们日常生活的一部分。

那么，你知道核酸检测是怎么发现病毒的吗？而核酸检测又是怎么让看不见的病毒“显形”的？今天小岳就给大家聊一聊核酸检测的原理。

01 什么是核酸

核酸，是DNA和RNA的总称。

核酸是地球上所有已知的生命体必不可少的一种组成物质。我们常说的DNA，是脱氧核糖核酸。而新型冠状病毒的遗传物质，是RNA——核糖核酸。

02 核酸检测到底检测的是什么

核酸检测的物质是病毒的核酸。

新型冠状病毒是一种仅含有RNA的病毒，病毒中特异性RNA序列是区分该病毒与其他病原体的标志物。核酸检测就是查找患者的呼吸道标本中或血液中是否存在外来入侵的病毒的核酸，来确定是否被新冠病毒感染。目前的新冠病毒核酸检测绝大多数都是采用荧光定量PCR法，对病毒RNA运用逆转录后PCR的方式扩增目的序列进行检测。

PCR即聚合酶链式反应，是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术；是指在引物存在的条件下，以DNA为模板，由DNA聚合酶催化的对特定基因或DNA序列进行体外快速扩增的反应，又称为基因体外扩增法。荧光定量PCR技术，是在PCR反应体系中加入荧光报告系统，利用荧光信号的变化对PCR过程进行实时监控，实现对起始模板的定量检测。

要对核酸进行检测首先要采集样本。目前最常规的采样方式是：用咽拭子、鼻拭子在人的上呼吸道（咽部或鼻腔）擦拭采集；采集到的样本将被严格封存，而后送到实验室逐步检测。

1、提取病毒的RNA

先从样本中提取出病毒的RNA。在样本中加入核酸提取试剂，把病毒破坏，让核酸释放出来。

2、把病毒RNA“反转录”成cDNA

通过反转录技术（RT），把病毒的RNA“反转”成一种更方便检测的特异DNA，即cDNA。

3、进行cDNA的扩增与检测

事实上，无论是咽拭子还是鼻拭子甚至血液采样，样品中病毒的含量都是比较低的，即使在重症感染者体内（病毒载量大）；因为病毒颗粒太小加之采样量有限，样品中含有的病毒数目对于核酸检测还是太少。

所以检测人员通过利用PCR技术，将样本中新冠病毒独有的那段“密码”放大，放大到仪器设备可以检测的地步，从而判断是否为阳性感染。抓取病毒遗传物质的整个过程，就像是钓鱼，鱼钩会进行识别并抓取，从而让病毒无所遁形。

简单说就是扩增cDNA的数量，让cDNA不断复制，使其数量呈指数式增长。

标准 PCR 过程分为三步：

变性（Denaturation）：利用高温使 DNA 双链分离。DNA 双链之间的氢键在高温下（93 - 98℃）被打断。

退火（Annealing）：在 DNA 双链分离后，降低温度使得引物可以结合于单链 DNA 上。

延伸（Extension）：DNA 聚合酶由降温时结合上的引物处开始沿着 DNA 链合成互补链。延伸完成，则完成一轮循环，DNA 片段数增加一倍。往复循环这三个步骤 25-35 次，DNA 片段数将得到指数级增加。

当cDNA扩增的同时，试剂盒中的荧光探针在同时工作。它会释放荧光信号，cDNA每完成一次扩增，荧光信号就会增加一点，而PCR检测仪就能记录到一个荧光信号增加的Ct值。

Ct值是判断病毒核酸阴性或是阳性的重要指标。初始的DNA越少，达到某一个阈值所需要的PCR循环数越多，Ct值就越高，相反，初始的DNA越多，Ct值就越低。而初始的DNA数量，反映了样本中病毒RNA的数量，继而反映了样本中病毒数量多少。因此，Ct值没有测到或者高于某个数值，那么该名疑似患者被判为阴性；如果低于这个数值，那么该名疑似患者被判为阳性。

在PCR反应过程中，PCR耗材选择也是影响核酸检测结果很重要的因素之一。

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