新型冠狀病毒的檢測在過去一段時間內成為了被大家所關心的話題。一方面，早在1月上旬，科學家們對新型冠狀病毒完成測序之后就有好幾家企業(yè)加班加點兩三天內完成了“核酸檢測試劑盒”，并且產能看起來頗為足夠。但另一方面，即使中旬后放開了檢測標準，不需要通過國家疾控中心才能確診，仍然有大量患者無法得到確診。這其中的檢測卡口以及使用試劑盒檢測的難點到底在哪呢？

乍聽起來，試劑盒好像是類似于化學課上酸堿試紙那樣的東西，滴一滴就會變色。可實際上它的用法與最初的想象大不相同，復雜多了。

確診由病毒引起的疾病有幾種方式。從大類上分，可以直接檢測病毒的核酸，或者檢測病毒中會讓人產生免疫反應的抗原，或是檢測人體免疫反應所產生的抗體。由于科學家迅速對病毒完成了測序，因此這次最早完成設計生產的試劑盒也是屬于檢測核酸的類別。它使用的方法叫做PCR（聚合酶鏈式反應），能夠快速對微量DNA進行檢測，并且相當靈敏。除了生物領域以外，它在法醫(yī)和考古等領域也有著重要的應用。順帶一提，這兩天出現(xiàn)的一種能在15分鐘內完成檢查的快速檢測盒是屬于檢測抗體的類型，不過關于那種測試方法，就需要另外一篇文章來解釋了。

檢測冠狀病毒的時候會采取病人的鼻咽拭子、痰液、肺泡灌洗液等作為樣本——換言之就是可能包含有病毒的東西。之后，需要用試劑提取出其中的核酸部分。由于冠狀病毒的遺傳物質是單鏈的RNA，因此還需要使用逆轉錄酶將RNA逆轉錄為DNA。

回顧一下中學生物有關DNA的內容：DNA是生物體內記錄信息的物質，呈雙鏈結構。每條鏈都由一系列核苷酸組成。每個核苷酸會攜帶四種堿基之一：A，T，C和G。兩條鏈之間按A-T和C-G的堿基互補規(guī)則匹配。檢測病毒時，樣本內不只有病毒的核酸，還有人體細胞以及其他各種正常存在的細菌、病毒的核酸。打個比方的話，就好像是要求從一個雜亂無章的圖書倉庫里找出有沒有西游記一樣。PCR的想法就是對需要的DNA片段進行復制。如果有一種專門負責抄寫西游記的小妖怪，一本抄兩本，兩本抄四本，那只要倉庫里有一本西游記，很快就能讓倉庫里出現(xiàn)大量的西游記，到時候再檢測就容易多了。

這種小妖怪聽起來很神奇，實際上模擬的正是我們體內每天都在進行的DNA復制。PCR首先會用高溫讓DNA變成單鏈，然后利用兩種物質進行DNA復制過程：一種叫“引物”，是一小串核苷酸鏈，能自動結合到能夠匹配的DNA片段上?？梢园阉胂癯梢粋€神奇書簽。預先往書簽上寫好幾個字，它就可以自動找出倉庫里寫有這幾個字的書頁粘上去。另一種叫“聚合酶”，會從引物開始，為單鏈DNA補齊另外一條。它相當于一個抄書匠，會從神奇書簽開始抄書。這樣就產生了“擴增”“特定”DNA片段的效果。設計病毒的核酸檢測試劑盒的過程主要是根據(jù)病毒的測序結果選擇其中的幾個有特征的基因，并在每個基因靠近頭尾的地方選取兩串引物。為了保證實驗效果，對引物還有一些額外的要求，比如活性溫度必須適當，引物之間不能結合等等。

除了復制以外，還需要檢測擴增過程是否順利。目前的試劑盒采用的是熒光探針法。熒光探針是帶有兩個額外基團的小串核苷酸鏈，其中一個能放出熒光。但是，探針完整時熒光會被另一個基團吸收。在DNA復制過程中，聚合酶會將熒光探針分解，產生熒光。這就像是一個有著熒光膜的神奇書簽。抄書匠在抄書過程中一旦發(fā)現(xiàn)就會撕掉。DNA每擴增一次理論上就會多一倍熒光分子，這樣就可以根據(jù)熒光的強度看出DNA擴增的次數(shù)。如果原始樣品里有目標片段，熒光的強度就會隨著擴增次數(shù)指數(shù)增長。如果沒有目標片段，就不會產生新的熒光分子。

這整套測試過程需要實時熒光定量PCR系統(tǒng)來完成，它有著溫度控制和實時檢測熒光強度的功能。分解DNA成單鏈、引物結合和聚合酶工作的反應溫度均不相同，儀器需要以固定的時間間隔在兩個溫度間循環(huán)（后兩者所需溫度差不超過3攝氏度時可以用一個溫度）。檢測熒光強度則需要包含光源和探測器的裝置。光源能夠精密地照射到每一個樣品上，然后由探測器檢測熒光的強度。隨著擴增循環(huán)，熒光強度就會畫出一條曲線，用以判斷目標DNA片段是否存在。按照目前新聞的報道，PCR每批測試時間需要2-4個小時，普通PCR儀一次可以對96個樣本進行測試，高級的PCR儀可以一次做384個樣本，武漢市內十個實驗室每天總共可以檢測2000多例。（到文章發(fā)布為止，湖北省內據(jù)說每天可以檢測4000多例）

除此之外，由于PCR技術異常靈敏，因此需要專門的實驗室和人員進行操作。在基本的實驗室布置中，儲藏試劑、準備樣品和進行PCR需要在三個不同的房間進行，并且還需要PCR室保持負壓潔凈狀態(tài)，即PCR室的空氣不會流入其他房間，這樣才可以保證樣品不會受到擴增后的DNA產物污染。而如果針對病毒處理的話，還要求實驗室需要具備相應的病毒防護資質才可以（當然不需要P4級別那么高）。整套下來并非所有醫(yī)院都能輕松配備。

而針對病人，一個病人在病程中可能需要經歷至少三次測試：一次確診（結果陽性，視病程不同也可能因為假陰性而重復幾次）與判斷治愈需要的兩次測試（要求結果陰性），而目前每天新增的疑似病人也超過了湖北省內的處理能力。所以雖然生產試劑盒的數(shù)量遠遠大于疑似人數(shù)，但實際做測試的數(shù)目還是非常有限的。

PS：近期同時還會更新Lagniappe，是關于抗體是怎么通過試紙檢測的。大家在家需要注意自己的心態(tài)調節(jié)，出門請格外注意防護，我們一起共度時艱。

PSPS：本篇得到了Vincentheo的大力協(xié)助，愛你。

熒熒鬼火色滿城亂象皆噤聲哀哀哭新墳

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