一文读懂PCR技术如何检测Covid-19新冠病毒

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随着新型冠状病毒(2019-nCoV)的全球蔓延,四月底全球累计确诊病例已经超过300万,全世界人民的人身安全受到了极大的威胁,经济发展也遭遇了前所未有的挑战。为了尽快打赢这场防疫阻击战,如何快速、准确地检测出病毒是关键。

目前,采用RT-PCR技术检测新冠病毒核酸是最为主流的方法,截至2020年3月25日,在国家药监局备案并上市的核酸检测试剂已经有11种。

那么,

到底什么是PCR技术?

它是如何检测新冠病毒的?

怎样才能保障PCR设备迅速、稳定、可靠地完成新冠病毒检测呢?    

这里为你做简单介绍。

什么是PCR?

1. 定义

PCR(polymerase chain reaction)是在DNA聚合酶的催化下,以母DNA为模板,以特异性引物为延伸起点,通过变性、退火、延伸等步骤,用父链模板DNA在体外复制互补DNA子链。

它是体外合成DNA的扩增技术之一,能在体外快速特异扩增出任何目的的DNA。这种扩增方法,每个循环得到的DNA都是上一循环的两倍,那么循环10次DNA就能扩增1000倍,循环30次就能达到10亿倍。

因此,我们可以利用PCR技术,对患者的生物样本中的目标DNA进行扩增,荧光设备实时监测PCR过程中产生的DNA分子,如果样本中含有病毒(目标DNA或者RNA反转录形成的cDNA),就可以被迅速、准确地监测出来。

2. 反应要素(组成成分,试剂)

利用PCR技术进行核酸检测的样本(即试剂,见下图)由耐热聚合酶、引物、原料、缓冲液Mg2+离子、目标DNA(模板)等主要要素组成。其中模板即是要检测的病毒。

利用PCR技术进行核酸检测的样本利用PCR技术进行核酸检测的样本

3. 反应过程

从患者采集的生物样本放入PCR设备对目标DNA进行扩增的反应包括以下不断循环的三个步骤:变性、退火、延伸。

反应过程

从上图可以看出,每个步骤都需要将温度控制在指定的范围:

Step 1. 95℃(1分钟)

通过加热将模板DNA的氢键断开,形成单链。

Step 2. 55℃(45秒)

温度降至55摄氏度左右时,引物将与互补序列结合。

Step 3. 72℃(1分钟)

当一个PCR循环结束时,目标DNA增加两倍。

反复的变性、退火和延伸循环,会使得DNA呈几何级数扩增。

4. PCR设备的演变

老式的手动PCR设备使用油浴加热来控制温度,很难满足像Covid-19这样的疫情控制需求。现代化的自动加热温控PCR设备,必须具有更高的温度控制精度和更快的热响应。

PCR设备的演变

PCR技术在新冠病毒检测中的实际应用

1. 检测步骤

检测步骤

2. 核酸数量计算方式与结果判断

核酸数量N=N0*2^t

  • N0:起始体系中的模板量(目标DNA 或者RNA经过反转录形成的cDNA)
  • t:循环数。
  • Ct值:到达某一特定荧光强度的循环数。

Ct值越小,说明体系中最初的模板量越大。

检测步骤

村田NTC在PCR设备中的应用

由于PCR反应过程需要急速升温、降温,所以需要用到快速响应、能够承受冷热冲击的NTC来监测温度,从而保证扩增的顺利进行。

目前,我司的引线型NTC(NXF系列)产品凭借快速的温度响应与出色的可靠性(耐冷热冲击),已经被多家客户用于PCR设备/系统中。

1. 村田引线NTC的杰出性能

热偶参照测试中村田NXF系列NTC与竞争对手产品相比热响应更快,偏移更低

热偶参照测试中村田NXF系列NTC与竞争对手产品相比热响应更快,偏移更低。

村田NTC在热冲击测试中展示出优异的稳定性

村田NTC在热冲击测试中展示出优异的稳定性。

2. NTC的安装位置

引线NTC被安装在铝管支架上,用来监测和管控每个试管样本的温度。

NTC的安装位置

3. NTC的搭载数量

NTC的搭载数量取决于测量设备的检测能力,一般为16~20pcs/set。

相关产品型号和规格

以上就是PCR反应的基本原理和在2019-nCov新冠病毒中的实际应用,以及村田NTC的实际使用方法。

村田NTC热敏电阻中,推荐PCR设备使用NXF系列适合消费级产品的型号,即料号:NXFT15*****FEAB***系列。

1. 村田NTC NXF系列产品

村田NTC NXF系列产品

2. 产品电气特性

产品电气特性

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联系人员
Lianghao Peng/彭良浩
penglianghao@murata.com

村田NTC样品

(村田NTC样品)


3. 热应答性特性

热应答性特性

4. 外形尺寸

外形尺寸

了解NXF系列/NTC热敏电阻产品详情:https://www.murata.com/zh-cn/products/info/thermistor/ntc/2017/0724 

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* 本文部分内容参考: https://www.bilibili.com/video/av86114339

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