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核酸那些事儿~
核酸那些事儿~
录入时间:2022/5/3 17:37:33

核酸那些事儿~

(一)

 

上海,3500万人口的特大城市,突然遭遇新型冠状病毒的汹涌攻击,似乎是在一夜之间,60万人被感染!文弱的上海人,此刻没有躺倒,他们选择挺直腰板与病毒展开正面较量,一场人与病毒的遭遇大战顷刻打响。

有效控制传染源,切断传播途径是打赢新冠疫情大仗硬仗的最关键。倒排时间追赢病毒传播速度,早日实现社会动态清零---为主动“捞”出传染源,并将情报准确快速地传递给流调溯源组和转运隔离组,上海一轮又一轮大规模核酸检测日夜进行

做核酸,目前已是上海市民生活中“不可或缺”的一部分。那么,核酸是什么,为什么要做核酸,核酸结果是怎样出来的?

因了这份“核酸好奇”,本编今天就和您说一说核酸那些事儿。

先来说说核酸和核酸检测

核酸,是脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的总称,是生命活动中最重要的物质,广泛存在于所有动植物细胞、微生物体内。无论是DNA还是RNA 组成它们的单体都是四种不同的核苷酸,这些核苷酸单体的不同排列组合就是携带生命信息的序列。每个物种都有自己独特的核苷酸序列。

新型冠状病毒也有其特异的核酸序列。新冠病毒是一种仅含有核糖核酸(RNA的病毒,病毒中特异性RNA序列是区分该病毒与其它病原体的标志物。

新型冠状病毒是怎么检测出来的呢?

目前新冠核酸检测的方法主要是通过PCR技术进行的。PCR技术是根据待检生物目标的已知核酸序列,设计与此序列匹配的短核酸序列,并将此短的和目标序列匹配的序列作为探针去捕捉目标序列,如果待检测的生物样品里面有与探针序列互补的序列存在,那么探针就能以目标序列为模板进行大量的复制拷贝,目标序列的信号能够被放大从而被检测识别。

实际检测时,我们用的是荧光定量PCR技术,简单的讲就是将刚才说的探针序列上标记上荧光,如果生物样品中有目标序列那么随着PCR的进行,复制的序列就会越来越多,荧光信号就会越来越强,通用定量PCR机器对检测反应的荧光进行监控和读取,我们就能判定待检生物样品里面是否存在目标序列。定量PCR仪器读取荧光信号是PCR每一轮复制完读取的,每一轮的复制我们就叫做cycle,机器读取的是每一个cycle后的荧光值,当某个检测时荧光信号达到设定的一个界限(threshhold,阈值)我们就说这次反应产生了ct值,实际上ct就是cycle of threshhold的意思,就是产生达到机器设定的荧光阈值所经历的复制次数,目标序列本身存在且含量很多时,复制很少的次数,荧光信号就能达到机器设定的阈值,目标序列本身很少时,复制需要很多的次数,荧光信号才能达到机器设定的阈值,目标序列本身不存在时,复制无论多少次都无法达到机器设定的荧光阈值,也就是不会有ct值。所以归纳一下就是待检样品钟目标序列越多ct值就越小,目标序列越少ct值就越大,目标序列不存在,那么理论上ct值就无穷大。 

如果简单用一句话表述,就是用实时荧光定量PCR检测新型冠状病毒核酸序列是否存在,存在的多少来确诊是否感染新型冠状病毒

CT值多少意味着可能被感染了?

目前检测机构都是参照《新型冠状病毒肺炎防控方案》等国家相关文件,以及国家食品药品监督管理局批准的判定标准来进行判定。结果阳性提示可能感染新冠病毒,但是不同PCR复制试剂判断“阴阳”性的CT值可能会有所不同,并不是所有的试剂都是同一个判定标准。

市民普遍感受到,在本次上海疫情处置中,核酸检测的次数又多又密。对此,专家从多方面做了解释。

第一,从临床疾病发生、发展规律来说,任何病原体感染都具有一定的潜伏期,且潜伏期长短存在一定个体差异。而新冠病毒尤其是变异奥密克戎隐匿性强,短时间内快速传播。要在短期内动态反复测核酸,才能有效检出。

第二,奥密克戎株传播期多在感染后1.5—5天,感染病例间的代间距平均为3天,其在支气管中的感染和繁殖速度比德尔塔变异株以及新冠原始毒株快70倍,容易多点散发或集中暴发。只有反应及时迅速,以快制快,尽早通过核酸检测筛查出阳性感染者并采取管控措施,才能阻止病毒传播链延长,避免传染更多人。

第三,新冠病毒变异株截至目前已出现上千种突变,其中有五种重要的变异株被WHO列为“关切变异株”,即大家熟悉的阿尔法、贝塔、伽马、德尔塔和奥密克戎。从检测技术来说,病毒感染后在体内有一个增长复制过程,感染初期病毒载量太低,低于检测下限,阳性是无法发现的,感染潜伏期+检测窗口期,使得在感染初期不一定能够检测到阳性结果,反复多次检测,可以增加阳性发现几率,及时发现阳性。

第四,奥密克戎株比以前的变异株更容易逃脱核酸检测,跟我国新冠疫苗接种率较高也有很大关系,截止到今年2月底,我国新冠疫苗全程接种率已超过87%。接种疫苗一段时间后,尽管抗体逐渐消失,但免疫细胞记忆仍在,即便感染了新冠病毒,人体产生的特异性抗体也会对新冠病毒进行中和与清除,导致病毒的检出率降低,需要多次检测才能检出。

第五,由于呼吸道病原体的采样主要采用咽拭子、鼻拭子、鼻+咽拭子几种形式, 取样过程不可避免地存在一定取样差异。这种差异包括采样部位、深浅、采集的分泌物量的多少等。因此重复多次采样检测可弥补采样误差可能带来的假阴性影响。

核酸那些事儿~

 

在核酸检测的采、送、检、报全链条中,从标本接收、信息核对、标本编号、核酸提取、扩增分析,到结果判读、上传结果,所做的每一个步骤既要保质量又要抢时间。作为核酸检测终端的实验室,核酸检测速度是最后的关键节点。争分夺秒的核酸检测数据分析,为后续早发现、早隔离、早治疗提供了重要的支撑。

移动核酸实验室核酸检测战斗机

在新冠肺炎疫情暴发和传染病防控形势十分严峻的情况下,我国快速建立方舱式、气膜式移动核酸检测实验室,在提高核酸检测能力、扩大检测覆盖范围方面发挥了重要作用,成为各地疫情防控的重要举措之一和疫情常态化防控的重要支撑手段。

为提高核酸检测能力,在本地和外省市驰援的努力下,上海增设了很多移动核酸检测实验室。从集中搭建的方舱式实验室,到像“温室大棚”一样的气膜实验室,系列P2洁净实验室呈现在众人面前。国家卫健委从全国19个省调派医务人员4万余名和每日238万管核酸检测能力支援上海,援沪检测人员累计已达20多万人次,并外送检测。机动调度、灵活作业,突破地域限制,各种检测力量并举,在先进技术和援沪检测人员的共同加持下,目前上海单日最大核酸检测能力达到500万管累计检测已达近6000万管。

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                方舱实验室:机动灵活,每天可检测40万管

浦东新区曹路体育中心空地上,一个个白色的集装箱引人注目。这是上海核子华曦医学检验实验室有限公司的移动PCR方舱实验室,一共9台,每台51平方米大小,分为试剂备区、标本制备区、扩增分析区和高压消毒区。   

方舱内配备有3台全自动核酸提取仪、16台荧光定量PCR扩增仪以及2台自动化分杯系统,自动化程度高,相当于设备完备的小型核酸检测实验室。检测人员可在内部完成标本接收、信息录入、核酸提取、核酸扩增等所有常规工作

本编了解到,核子华曦公司采用基因扩增方法,可完成一站式核酸检测,大大提高检测效率。除了浦东新区的这处方舱实验室,核子华曦医学检验实验室还在上海市奉贤区设立了中心实验室。自3月17日以来,两处实验室均是24小时不间断进行核酸检测,检验员采取轮班制,综合日最高检测量可达40万管如果按照‘十混一’方式检测的话,每天可以检测400万人次。 

此外,为了让结果更准确,也确保发现阳性样本能够第一时间找到,曹路体育中心的方舱实验室追阳专班,单设一班人马盯着阳性样本,每个机器由一个专班负责,一旦出现阳性样本,追阳专班就立即重新加样、提取、复核,确保阳性样本不积压,第一时间复核确认结果,做到样本“即出即做即报

在谈及检测人员安全管理方面,实验室负责人介绍,“为了避免感染风险,我们从外地调集217名人员,两点一线闭环管理”。

气膜实验室:24小时运行,随时来样随时做

浦东新区南汇体育馆内的迪安核酸检测气膜实验室几乎是“极昼”的,唯一的区别在于,白天是阳光照射晚则是灯通明这里24小时分为两班检测人员,而机器则是马力全开。

 

从高处俯瞰,气膜实验室像是五个并排连接的蚕宝大棚,外加一座单独的大棚,占地约为2300平方米。实验室依据加强型医学实验室BSL-II级标准设计,室内空间采用不同压差设计,配备一体式空气处理机组和新风机组。

该实验室负责人介绍,“迪安雷迪”气膜实验室六舱为一组,内设样本接收区、试剂准备区、样本制备区和扩增区等区域。配有全自动开盖加样机、全自动核酸提取、全自动点样等检测设备,以及PCR扩增仪。样本进入实验室后,经过信息录入、加样提取、扩增分析等流程,到最后得出结果一般需要4-6个小时。负责人介绍说,我们两套班底同时开展检测工作,各环节依工作特点所需的时间不同,仍需较多人工操作,样本从接样到出结果总体一轮下来在4个小时以内。”

那么,气膜实验室有什么特点?实验室负责人介绍,方舱实验室快速灵活,对外部环境要求较低,而气膜实验室需要一定的环境条件,但产能要比单体方舱实验室大,24小时产能在13万至15万管。若按照10混1的方式进行采样检测,一套气模实验室每日最高可检测130万份至150万份。

 

为了优化流程提高效率,检测人员在细节上下功夫。“在解决卡点和堵点方面,我们与各方保持沟通。比如,有些样本的条形码是环贴的,扫样或手工录入的时候就会耗费时间,可能会耗费10到20秒甚至更长时间,我们与政府及采样人员沟通,由环贴改为纵贴,仅需几秒钟就能完成。

标准化和信息化是提升效率的手段。通过建立信息化系统,将每一板样本进行编码,只需扫码就能实现实验室样本流转、报告发布、结果导出上传等环节无缝衔接,既能提高效率又能追溯阳性样本。

此外,为了应对大规模的核酸检测,“迪安雷迪”气膜实验室采用了“样本全流程智能监控系统”和“实验室新冠大筛查系统”,其中,“样本全流程智能监控系统”可以实现对样本在接收、配送环节的监测,帮助工作人员随时了解情况;“实验室新冠大筛查系统”,针对大筛查,动态监测样本检测全流程,可实时了解检测进程,有助于实验室及时调整各区域的工作人员数量,准确把控整体的工作流程和进度,尽力实现设备、人员、物资使用效率的更大化。

本稿待发时得知,上海新增高通量水平单体核酸实验室落成投入使用,该实验室达到日通量20万单管的高通量水平。方舱气膜、单体实验室启用,原有的核酸检测实验室形成最大合力,提供快速、高效、便捷的核酸检测,为应对突发大规模核酸检测的不可或缺的力量

核酸那些事儿~

民众十分关心“多长时间能出检测结果

要回答这个问题,我们就看图说话,“走”进实验室,了解一下检测的全过程。

签收样本工作人员要对样本外包装进行消杀这时手机查看就会显示样本正在检测中一管一管扫码排板,这部分要花费10至15分钟,之后登记数量和来源,信息核对、本编号按照“五混一”“十混一”等采样方式进行分类

 

工作人员在核子华曦核酸检测方舱实验室的样本暂存间忙碌

 

检测人员在核子华曦核酸检测方舱实验室的样本扫码间

 

曹路体育中心的方舱实验室工作人员为核酸样本排版

加样、提取核酸。转入加样实验室由专人操作

图为双人核酸工作站

 

曹路体育中心的方舱实验室工作人员一个个拧开采样管的盖子,用加样枪吸取标本提取核酸。中新社记者 田雨昊

上机检测如果一个方舱实验室拥有100台PCR仪,一轮上机检测需要大约70分钟,可检测出约1.5万管样本结果。

 

检测人员在方舱实验室做上机检测,数值分析

数值分析得出结果通过数值分析得出样本结果

 为确保方舱实验室的正常运行,需储备检测所需试剂及耗材。

污物处理:样本签收时棉签作为医用污物处理核酸样本要制作后封闭,经扩增后继续封闭PCR测序读取结果。最后全部在污物处理间灭活后再作为医废处理。

由此可知实验室检测出结果整体过程大概需要2.5至3小时,再加上前期样本运送时间,大规模人群同时检测,样本处理量巨大。

核酸那些事儿~

移动核酸实验室-P2级实验室,洁净度要求低

检测人员自身的安全保护很重要

从核酸提取、扩增分析,到结果判读、上传结果……作为离病毒最近的人,实验室工作人员以自己的“火眼金睛”,为上海疫情防控提供有力支撑。移动实验室24小时连轴转,有的更是闭环工作,工作人员很是辛苦。那么他们自身的安全是否也须受到关注?

作为检测链的终端,工作人员本身和实验室检测的安全尤为重要。生物安全实验室的核心是安全。依据生物学危险程度划为P1、P2、P3、P4四个等级:P2实验室是使用最为广泛的生物安全等级实验室。那么P2实验室都有哪些技术指标和要求呢?

按照现行的标准,P2的洁净度标准可以说很低,主要技术指标有:

  BLS-2 实验室主要用于初级卫生服务、诊断和研究,其实验对象的危害等级为Ⅱ级(中等个体危害,有限群体危害),具体定义为“能引起人类或动物发病,但一般情况下对健康工作者、群体、家畜或环境不会引起严重危害的病源体。实验室感染不导致严重疾病,具备有效治疗和预防措施,并且传播风险有限”。据此,待颁布的国标《生物安全实验室建筑技术规范》对BLS-2实验室规定了以下技术指标(静态):

  1、洁净度:无要求

  2、最小换气次数:可开窗通风

  3、与室外方向相邻相通房间的压差:无要求。

虽然从目前移动方舱实验室的建造看,是严格按照生物安全要求,有独立的生物密闭与空气处理装置,设置有试剂准备间、样本处理间、PCR扩增间、洗消间,各区域相互独立,不互通气流,能实现人流、样本流、污物流的相互分离,确保检测人员和环境安全。但突如其来的新冠病毒,德尔塔的强致病性、奥密克戎的高速传染性,对P2实验室的现标准提出了挑战。P2实验室是正压差,室内生物安全柜可以是无隔离档的,操作的安全柜虽是负压,但制备时是否会有核酸片段泄出?

这里要说的是,洁净度要求是对产线环境空气质量的要求,为的是保证产品良率。那么对工作人员的保护当如何?是靠防护服和样本的闭环?

带着这个问题,本编向中国建筑科学研究院及上海的洁净专家做了请教。了解到,首先,采样核酸采集后入管封闭送到实验室,没有生物安全风险。其次,生物安全柜是负压。负压本身是保护人的,而同时是为了杜绝操作间环境对核酸样本的干扰而出现假阳性假阴性的现象。专家表示,如果正负压分区系统没有处理好,会有核酸片段泄漏干扰的。而在制备这道工序是会有气溶胶产生,其它工序基本是封闭样本,不产生气溶胶。对于这一点,专家表示,一定要设置保证好气体流向。其三,对新冠病毒检测的特殊性,在P2实验室设计建造运行上已有新的执行。比如生物安全柜采用BII型,增加缓冲区,污物的特殊处理等。

关于对实验室操作人员的安全操作规范,本编从其他相关方面进行了了解。

·《中国药典》(2010年版)无菌检查附录中,对无菌检查用实验室的洁净度环境要求是1万级背景下的100级。因此,建造使用生物检测实验室,应从风险管理的角度出发,对无菌检查用的环境要求不宜低于产品生产环境的要求,至少应符合《中国药典》的相关要求。

· 2021年3月22日,中国出入境检验检疫协会正式发布首个《方舱式核酸检测实验室通用技术规范》和《移动式核酸检测实验室通用技术规范》2项团体标准。文件包含移动式核酸检测实验室应有对人员、样本和环境的保护、生物安全、耐久性和压差梯度、洁净能力、环境消杀能力、送排风设备等的基本要求:

实验室的生物安全条件和状态不低于容许水平,可避免实验室人员、来访人员、社区环境受到不可接受的损害。

P2实验室适用于对人和环境有中度潜在危险的病源。限制进入实验区域,可能发生气溶胶的实验应在II级生物安全柜中进行,同时应备有高压灭菌器。

采集的样本经由传递窗传送,为非直接接触传送;试剂与捡样经由传递窗传送。

由此,各部规范多管齐下,对实验室的安全操作和人员安全保护得以有据可循和有力保障。

从洁净技术规范角度,洁净方面专家也同意出于对检验操作人员的双重安全保护,以及降低检验结果的干扰,P2-PCR实验室有一定级别的洁净度要求还是很有必要的。

核酸那些事儿~(五)

前面,我们和您聊了核酸和为什么要做核酸检测?带您“走”进了移动核酸实验室;介绍了核酸检测全过程;还探讨了移动核酸实验室的安全操作规范相关内容。关于核酸,我们已经说了不少,那既说到核酸检测,还不得不说一说抗原检测。

今天我们在本文的最后,再和您聊一聊抗原检测

很多人不解,“去”已检测了一、二十轮为什么还要做抗原检测?

   为进一步优化新冠病毒检测策略,国务院联防联控机制综合组决定在核酸检测基础上增加抗原检测作为补充,并组织制定了《新冠病毒抗原检测应用方案(试行)》。

  抗原检测比核酸检测方便、快捷,但敏感性稍差,无法检出病毒CT值。但在已经出现社区传播的区域开展居民抗原自测,可以把传染风险高的疑似阳性人员快速筛出来,尽早切断传播链。核酸检测比较复杂,获取结果时间长,成本高,但敏感性更高。抗原检测阳性一般在感染后3-7天出现,核酸检测阳性一般在感染后2-14天出现。核酸检测灵敏度高,是确诊依据,抗原检测只能作为辅助检测,不能作为确诊依据。

其实抗原就像是病毒外面穿的特有“衣服”,核酸则是病毒里面的基因,抗原检测就是把病毒特有的“衣服”识别出来。

  结合两者的优点,既能更早地发现强阳性感染者,又不会漏掉弱阳性的感染者。双“管”其下,混检结果作为最终依据,可以确保结果的准确性。

核酸检测阳性的人员应按照新冠病毒感染者或新冠肺炎确诊患者采取相应措施。核酸检测阴性、抗原检测阳性的人员应视同新冠病毒感染者,采取集中隔离等措施,密切观察,连续进行核酸检测。

不过,笔者观察核酸检测的当下,似乎还没有一个确定的流程规范,都在摸索尝试中进行。这对核酸检测的快速畅通有所影响。尤其上海这次疫情突发而猛烈,在与病毒赛跑中检测流程规范才能更为快速高效进行。

所以当问,在每日千万人次的核酸检测进行时,上海新型冠状病毒(2019-nCoV)核酸检测标准操作规程可以有了吗?

 

最后特别要说一句,面对R0值为10、隐匿性极强的奥密克戎,病人在未被检出时可能已经成了传染源。

所以,与奥2赛跑,时不我待。

若为尽早清零,多捅几嗓何妨?围住-捞干-扑灭,畅快自由可待!

      (文中难免疏漏缪误之处,真诚欢迎大家给与指正,讨论商榷!)

                                      

                                         《洁净室》记者.编辑 张彦雯

                                            2022年4月23日,于上海

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