核酸检测的原理到底是什么?

随着新冠疫情的爆发,核酸检测这种医学检测手段也进入了大众的视野。疫情当下我们每个人都或多或少做过几次核酸检测,一般情况下检测结果为阴性证明被检者没有感染新冠病毒,阳性则相反。但是即使做过这么多次核酸,你对其中的原理有过了解吗,在经过采样之后这些样本又去到了哪里经历了什么?

什么是核酸检测?要了解这个问题需要先知道什么是核酸:

核酸是脱氧核糖核酸核糖核酸的总称,是由许多核苷酸单体聚合成的生物大分子化合物,为生命的最基本物质之一。脱氧核糖核酸就是平时大家所说的DNA,我们人类便是以DNA作为遗传物质。然而大部分的病毒实际上是以RNA也就是核糖核酸作为遗传物质,因此核酸检测的本质也就是对病毒的RNA进行检测。

不同的病毒其核糖核苷酸的数量以及排列顺序是不一样的,通过采集受检者的痰液、咽拭子等样本就可以对这些样本进行检测,知道受检者感染了什么样的病毒或细菌。

那么具体如何进行检测呢?

实际上核酸检测是利用到了一种叫做PCR的技术,其全称是聚合酶链式反应,这是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术,它可看作是生物体外的特殊DNA复制,PCR的最大特点是能将微量的DNA大幅增加。

那么核酸检测简单来说就是将采集到的病毒核酸经过PCR技术扩增之后进行检测,但是为什么不可以直接检测病毒核酸而是要经过一个扩增的过程呢?因为如果直接检测,样本中病毒核酸浓度太低,低于检测范围,所以PCR技术是必须的,同时即使经过了扩增如果样本中病毒核酸含量足够低也可能产生假阴性的结果。

具体的实现方式是:首先因为病毒是以RNA为遗传物质,我们要对其进行逆转录得到病毒RNA对应的DNA序列片段。然后用荧光标记探针,并且通过PCR将对应的DNA序列扩增。在这个过程中探针作为核酸片段被加入到扩增出来的DNA序列当中,此时如果我们可以检测到对应的荧光值,结果为阳性;反正如果荧光信号发射不成功意味着结果为阴性。

PCR过程图示:

常见核酸检测手段—单检和混检:

了解完了核酸检测的原理之后,我们如何进行采样并快速检测提升效率。医学上常用的手段是混检。核酸检测分为单检和混检,单检是每个人的样本都分别进行采集和检测,混检则是指多个人的样本混合在一起做检测。

在混检的情况下,如果结果为阴性则所有人的样本都是阴性;反之如果为阳性,则受检者中有人为阳性,则需要将这些人全部重新进行单检。混检的优势在于效率高,适合大规模的排查,同时降低检测成本。

那么是否可以为了提高效率把很多人的样本混在一起呢?肯定是不可以的,如果混合样本为阳性那后续进行单检时人数也会更多,这是更加耗时的。同时人数过多混在一起实际上是对样本进行了稀释,如果病毒核酸浓度过低也不利于检测。

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