新冠核酸检测——你想知道的都在这里

2019年新型冠状病毒（2019-nCoV，后文简称新冠病毒）是一种单链RNA冠状病毒，基因组序列由29903bp构成，该基因组拥有10个基因，可以有效地编码了10个蛋白。它可引起呼吸道感染，目前WHO已确定其名称为其感染所致肺炎目前已统一命名为“新型冠状病毒肺炎（Novel coronavirus pneumonia，NCP）”。由于疫情发展迅速，及时对不同程度临床症状病人及疑似患者进行诊断需要快速有效的方法，新冠病毒RNA检测可为诊断提供直接证据，在目前最新版本（新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试行第五版））的诊疗方案中，新冠病毒核酸的检出仍是唯一确诊依据。作为一名检验人，此时肩上担负了大量疑似病人的确诊工作，连续奋战在抗击疫情的一线。由于是一项新的检测，从新冠病毒所致疾病病程到新冠病毒核酸检测技术等各个方面都缺乏大量科学数据的支撑，各临床实验室在开展核酸检测的过程中也遇到了很多问题。如何保证核酸检测结果的及时性和准确性？怎样面对核酸检测中一些尚无标准的操作流程及其可能造成的一系列问题？别急，华西检验来帮你参考！01新冠核酸检测疑问之技术原理       为什么荧光定量PCR会成为临床最为广泛应用的检测方法？要满足临床对新冠病毒核酸检测的要求至少需要检测几个基因/位点？       答：在疫情初期，面对新的病原体，最先检出的方法是NGS (next-generation sequencing)技术，暨下一代测序技术/高通量测序技术，并很快确定了新冠病毒的核酸序列。在病毒核酸序列确定的情况下，通过对其保守区域进行引物探针设计及靶向PCR检测无疑是最为简单及快速的检测策略。目前也有非常多的快速基因检测技术推出，如现场快速检验（POCT）技术等，整个检测流程缩短很长时间，有报道称最快可以节约3-4小时。和传统的荧光定量PCR（RT-PCR）技术相比，一体化现场快速检测确实便携、操作简单，但是如果过于强调其“快速”的特性，其灵敏度可能受影响，而现实的问题是传统PCR技术都受到的“假阴性”结果的挑战。在现有条件下，时间的缩短可能会带来一定程度的灵敏度的牺牲。从技术的角度看，在灵敏度和特异性的平衡上，相比较一些快速检测方法，目前平衡的最好的仍是RT-PCR检测技术。从过往的重大疫情来看，无论是西非埃博拉病毒、甲流还是中东呼吸综合征，RT-PCR仍是国家首推的检测手段。       目前新冠病毒核酸检测针对的位点主要包含病毒基因组中3段保守基因序列，即开放读码框1ab（Open reading frame 1ab，ORF1ab）、 核 壳 蛋 白 （Nucleocapsid protein，N）基因以及包膜蛋白(Envelop，E)基因作为检测靶标。根据国家卫健委发布的新型冠状病毒感染的肺炎实验室检测技术指南（第四版），在实验室要确认一个病例为阳性，需满足同一份标本中新冠病毒的ORF1ab及N基因 2个靶标特异性实时荧光RT-PCR检测结果均为阳性。如受实验室检测试剂盒限制，只能做一个靶标的检测的话，应至少针对新冠病毒最为保守及特异的ORF1ab区域进行检测。       目前是否只能取呼吸道样本进行新冠病毒核酸检测？在其他类型样本中能检测到病毒核酸吗？        答：在最新版的新冠肺炎诊疗方案中（第五版），其确诊所提到的样本类型包含了呼吸道样本以及血液样本，同时在实验室检查中增加了“粪便样本中可检测新型冠状病毒核酸”。由于新冠病毒造成的肺炎为下呼吸道感染，对于已有症状及肺部CT改变的患者来说，下呼吸道样本（如深部咳痰、灌洗液等）为核酸检测首选，而在新冠肺炎不同的病程中取上呼吸道样本（如鼻咽拭子等）也能检出病毒核酸；         随着对新冠病毒核酸检测的科技攻关，目前已有较多报道提出在患者的粪便样本中可检出病毒核酸，甚至有报道提出粪便样本的核酸检测阳性率高于上呼吸道样本。因此对于四川省内的医疗机构，省委建委及时下发了《关于全面开展新型冠状病毒肺炎病人粪便标本核酸检测的通知》，并在日前刚刚发布了相应的粪便采集及核酸检测技术规范，粪便样本也将成为临床患者筛查的重要样本类型。目前我们华西团队已开始对呼吸道样本核酸检测确诊的患者进行治疗过程中及出院前的粪便样本进行核酸检测，研究结果显示粪便样本是病人诊疗过程中的一种非常好的检测目标，同时粪便核酸的阳性与病人的疾病进程的发展具有重要的相关性，可能作为一种治疗疗效评估和出院标准的重要检测指标。而目前我们华西团队对临床患者的血清和尿液样本进行病毒核酸检测还未检测出阳性结果。       临床已广泛开展新冠病毒RNA的荧光定量PCR检测，但是不同医院的实验室条件不同，对于样本核酸的提取采用的方法不一，那么提取方法是否对检测结果有影响呢？      答：荧光定量PCR是临床分子检测中常用的检测方法，在以往采用RT-PCR对病毒核酸进行的检测中，磁珠法是较为常用的核酸提取方法，普遍认为其对病原体的核酸提取具有简便、高效、提取浓度及纯度较高等优势。此外因各实验室条件不同及针对的病毒的试剂盒不同，离心柱法、煮沸裂解法、一步裂解释放法等也在临床大量应用。不同的病毒核酸提取方法因其提取产物浓度、纯度的差别以及对RNA的保护程度不同，将在一定程度上影响病毒核酸尤其是临界阳性样本的核酸检出。病毒核酸提取方法的选择对于最终的检测结果的影响非常重要，建议各实验室根据自身情况合理选择，有条件可进行一定量的比对试验作为选择的依据。根据我们目前现有条件，我们初步对患者原始样本（带病毒保存液的咽拭子样本）采用不同提取方法后的检测结果显示：分别采用离心柱法及磁珠法提取后，PCR检测的CT值无显著差异（p＞0.05），节选某一样本的结果图如下：02新冠核酸检测疑问之实验室生物安全      之前公众号已经推文介绍了一些进行新冠核酸检测的生物安全问题，对于条件有限的实验室，能否再次简单总结下进行核酸检测的人员到底应该怎样防护？实验室应至少提供什么条件？       答：新冠病毒目前暂按照病原微生物危害程度分类中第二类病原微生物进行管理。根据最新版的新冠病毒实验室生物安全指南，如无法对原始样本进行可靠的灭活，则对其进行的核酸检测应当在生物安全二级实验室进行，同时采用生物安全三级实验室的个人防护（建议至少穿戴工作服、一次性工作帽、双层手套、医用一次性防护服、医用防护口罩或动力送风过滤式呼吸器、防护面屏或护目镜、工作鞋或胶靴、防水靴套），各实验室还可根据自身情况增加进一步的防护；同时标准预防、不定期通风和手卫生等重要的防护措施必不可少。       在物资匮乏及实验室条件不足等限制下，实验室应根据物资短缺的情况，启动分层的生物安全防护预案。建议至少应对直接面对病人的窗口工作人员和接触呼吸道样本的相关人员严格执行生物安全三级防护，其他实验室检测人员酌情采取生物安全二级或一级防护，同时加强所有实验室人员的安全意识，检测后按照相关的生物安全要求对进行新冠病毒核酸检测操作的安全柜、台面及实验室环境及时进行有效的消毒。       进行核酸检测的实验室人员携带病毒回家的可能性？每日核酸检测工作结束后的消毒建议？      答：在日常进行新冠病毒核酸检测的实验室内，所有实验人员均应严格遵循新型冠状病毒实验室生物安全指南（最新版）中的相应要求，在实验室环境适时消毒、实验人员安全防护到位、实验操作严格按照相应生物安全进行的情况下，实验室核酸检测人员下班后携带病毒回家的可能性是较小的。      结束核酸检测工作后，应注意严格按照相关文件要求进行防护装备的脱卸，注意尽量少地触碰到污染面，且脱卸的每一步后均应有手消毒，防护服、医用帽及医用口罩等一次性物品尽量不重复使用，在全部脱卸完成后，再进行相应的手卫生及消毒。对于严格分区的实验室，在相应区域完成防护装备脱卸及手卫生即可进入清洁区。对于条件有限的实验室，在完成防护装备脱卸、处理及手卫生后，建议喷洒75%酒精等进行有效消毒后，再离开实验室。       关于原始样本的灭活，目前文件及指南中提到多个温度条件，是否会造成核酸检测结果的差异？      答：目前最新的新冠病毒核酸检测专家共识中，建议采用56℃水浴45min，并可根据提取试剂在标本裂解时所采用的温度调整灭活温度，但不低于56℃，同时也建议灭活条件有预实验结果支持。根据我们目前的初步试验结果来看，同一阳性样本经过56℃干浴30min以及65℃干浴30min后，其PCR检测的阳性CT值无明显差异，节选某一样本的结果图如下：     此前，华中科技大学附属同济医院检验科的老师们也对PCR检测病毒核酸做过相应的小样本量比对，结果发现未灭活处理、56℃水浴30min及50℃干浴1h的同一样本其PCR检测阳性结果的CT值无明显变化，也可作为新冠病毒样本灭活的参考。03新冠核酸检测疑问之结果判定      目前新冠病毒感染还是通过核酸确诊，到底需要几次送样或者几次检测结果才能确诊阳性呢？      答：根据目前的新冠病毒诊疗指南及实验室检测专家共识，对新冠病毒的核酸检测均应至少检测ORF1ab及N基因，同时阳性时可判定为阳性；我们对于初诊患者，建议：如第一次样本检测结果为阳性，将采用同一检测方法的另一厂家试剂盒或采用目前实验室可进行的另一检测方法对样本进行复核，结果仍为阳性时，可作为确诊。      临床检测中存在较多的单阳结果，是什么原因？遇到这样的样本怎么处理？       答：目前临床在用的不同厂家荧光双位点定量PCR试剂盒普遍对于新冠病毒N蛋白基因的扩增敏感性高于ORF1ab检测，可能导致部分病毒含量较低的样本检测结果为单通道阳性；此外，由于N基因在新冠病毒的核酸序列中，其保守程度不及ORF1ab，故可能存在不同冠状病毒间有一定的交叉，导致N基因扩增阳性而ORF1ab阴性。       我们对于临床上样本检测结果为单通道阳性的，需要谨慎对待，应采用同一检测方法的另一厂家试剂盒或采用目前实验室可进行的另一检测方法对样本进行复核，如第二次结果为阴性，则报告阴性，并根据相应文件要求需间隔1天以上再次对同一病人进行取样检测，两次阴性结果可初步排除感染，但仍需结合临床症状及CT检查结果考虑进一步的核酸检测策略；而第二次结果仍为单通道阳性的样本，将建议临床重新取该患者样本送检。同时，需要高度关注核酸提取效率影响病毒核酸检测结果，如出现单通道阳性结果也可以采用换提取方法重新提取核酸进行重新检测。04最后，我们分子检验人最关心的——新冠核酸检测的假阴性问题       新冠病毒RNA的检测目前以荧光定量RT-PCR为主，由于造成核酸检测假阴性结果的原因已有大量的文章进行分析，这一部分我们就着重分享一些在新冠病毒临床检测开展中实际遇到的问题及一些分析。       作为一项病毒核酸检测项目，跟所有的实验室检测一样，其结果影响因素也涵盖了检测前、检测中、检测后各个方面。而又由于新冠病毒主要采取呼吸道样本进行检测，新冠肺炎患者又少有深部咳痰等下呼吸道样本，因此其检测前因素对核酸检测结果的影响比重较大。样本的灭活等预处理及样本核酸提取在前面已有提及，我们这里主要分析一下样本类型以及采样耗材类型对核酸检测的影响。      已有报道提出呼吸道样本中的新冠病毒核酸检出率顺序为肺组织（金标准）>支气管肺泡灌洗液（BALF）>抽吸痰或咳痰>鼻咽拭子或口咽拭子>鼻拭子。我们在临床上针对同一患者不同类型呼吸道样本进行核酸检测，结果初步提示在新冠病毒感染者中，取咽拭子样本及深部痰样本的病毒核酸检出率之间有一定差异，虽然没有做病毒定量检测，但我们推测在呼吸道病毒量较低的患者中，咽拭子检测的敏感性将明显低于深部痰，部分样本结果如下表所示。         此外，临床常用的鼻、咽拭子其病毒核酸检出率与病毒感染进程密切相关，而目前对新型冠状病毒的病程转归并不完全清楚，采样的最佳时机不确定，很可能错过鼻、咽拭子样本内病毒载量高的时期，即使按照目前已发布的标准采样流程进行操作，也不能保证新冠病毒感染者的检出率。故临床上还是应尽量保证样本类型为下呼吸道样本，鼻、咽拭子等样本建议病程中多次取样检查。      对于呼吸道样本的病毒核酸检测来说，不同的拭子及保存管也将影响核酸检测结果，我们对比同一患者带病毒保存液的植绒拭子样本及无病毒保存液的普通棉签拭子样本检测结果，发现普通棉签拭子的核酸检出率明显低于带病毒保存液的植绒拭子（p＜0.05），即便检出，其阳性CT值也远高于植绒拭子。节选某一样本的检测结果如下：     另一方面，由于目前临床在用的试剂盒厂家众多，加之研发时间紧迫，没有足够的评估及大样本的临床验证，故不同的试剂盒其方法性能也可能有较大差别，临床上建议对可疑结果及单通道阳性结果的样本，均用另一厂家试剂盒或另一方法的试剂盒复核，且所有在用的试剂盒都应有内部参照来指示提取及扩增的有效性；此外，只要是荧光定量PCR检测，都存在一个检测限，如各实验室有定量的条件，可考虑采用常规新冠核酸检测试剂盒对已知病毒载量的样本进行一个验证，其检测限应不高于102-103copies/mL。如有必要，可考虑对样本进行测序检测，目前实验室已开始检测新冠病毒IgM及IgG抗体，更敏感的核酸检测方法如数字PCR也有一定的应用，有望在新冠病毒的实验室检测方面大大降低假阴性率。
（责任编辑：xsq）