科学网科学随笔：核酸体外扩增及核酸检测那些

在大自然这个天然实验室里，病毒无处不在，并不断进化，不知什么时候就会跳出来危害一下人类。人类对付病毒，首先要识别它，抓住它。

相比于细菌等微生物，病毒要小的多，一般只有50-100纳米，高倍的电子显微镜，也不容易看请它们的真面貌。但借助于分子生物学的检测手段，对它们进行寻踪早已不是难事。

严格来讲，病毒并不算是真正的生命，它们没有细胞结构，离开生命体不能自我复制，但具有复制生命所必须的核酸。人类不仅搞清了核酸这种特殊生命大分子的结构，及其在体内的作用方式，也掌握了在体外对核酸进行复制增殖操作的一些高超本领。

每种生命都包含不一样的遗传大分子，即核酸，或DNA, 或RNA，抓住了特异的核酸，就抓住了病毒。微量核酸抓着费劲，但借助复制它的神器，问题就容易解决了。

COVID-19疫情爆发，伴随核酸检测这个反复出现的名词和实际发生的事实，RT-PCR、qPCR这些专业术语也更多出现在公众的视野中。可能有必要稍微作些了解，消除一些误解。

学过相关专业知识的，PCR（聚合酶链式扩增反应）都不陌生，但对于普通人肯定不好理解，听名字就够难记的。其实也没有必要了解太多，记住扩增两个字就可以了，还有，这个过程需要一些特殊条件和酶的参与。

提起PCR这个技术，脑海中就会闪现“变性、退火、延伸”这些名词，以及相关画面。变性-退火-延伸也正是描述核酸体外扩增的基本过程。双链的DNA高温（93摄氏度）下变性，解链成单链，目的是让其与互补的引物DNA结合，退火（温度降到55摄氏度）后，模板DNA与引物根据碱基配对原则进行杂交。后边的延伸过程简单来说，就是在DNA聚合酶和中间反应原料（dNTP）的参与和稍高温度下，实现DNA连续的半保留复制。整个温度和酶控的过程，现在都可以由仪器自动完成，操作起来比较方便。

新冠病毒属于单链RNA病毒，不稳定，需要通过逆转录酶，以RNA为模板合成cDNA（从RNA到DNA反向转录的DNA），然后以其为模板，扩增合成目的片段，这就是人们所说的RT-PCR核酸检测技术（逆转录核酸扩增），这个技术在RNA病毒检测上应用比较广泛，扩增后结合探针（一段人工合成的碱基序列）荧光标记（qPCR）等，就可以准确识别靶标。

应该说，PCR技术已经不算什么新玩意儿，从上世纪八九十年代开始，技术已逐渐成熟，更好用的工具酶的不断发现和筛选，加上技术的不断改进，大面积应用也有几十年时间。我们熟悉的亲子鉴定，通过DNA比对锁定罪犯，还有DNA考古，等等，都离不开PCR这个超级神器。抓个病毒更不在话下了。

基于PCR的核酸检测也不是什么很新鲜的技术。但的确，只有在这次不同寻常的疫情爆发后，它才真正进入大众的视野。

涉及大量人群的病毒病源学检测，使得核酸检测这几个字不断深入人心。病毒核酸，阴性还是阳性，希望和失望，从来没有像今天这样牵动着人们的神经。记得2003年SARS时，媒体并没怎么提到需要通过核酸检测作为确诊依据，主要原因是SARS的症状比较典型，通过临床症状和影像学检查，基本就可以定性，不需要借助病源学检测这个武器。关键是，SARS没有这么多隐形感染者。

追踪病毒的还有另一种方式，即血清免疫学检查，需要采血测抗体，主要看以往感染的情况，结果的不确定性相对复杂，抗体产生的滞后，也需要发病后一段时间才能检测到。核酸检测看起来相对单纯，只要能搞到含有病毒核酸的微量样本，只要是合格的试剂，规范的操作，抓住病毒的概率就应该比较高，所以，利用RT-PCR技术进行病毒核酸检测，特异性应该没有大问题（不需要整个的核酸，只需要其中一个片段，即靶标，就可以了）。至于灵敏性保证，看具体情况。

人们普遍关心假阴性的产生，一方面与样品受限有关（没有取到有病毒或者病毒载量过低的组织样本），或者试剂不太合格，灵敏度低，如造成逆转录的起始DNA含量太低。还有人提出，如果病毒变异了，正好涉及那段靶标，也可能检测不出来，但我觉得这种可能性不大。据知情人讲，我们的检测试剂有很多种，大多数是靠得住的。不合格的试剂能随便上市应用吗？估计很快被淘汰了。

当然，通过核酸检测可以确认病毒的存在，至于它是不是活着（具有感染力），还无法判断。所以要结合临床症状和其他检查来确定。

COVID-19，较多的无症状和不典型症状人群的存在，真的让核酸检测在疫情防控和患者确诊中发挥了史无前例的作用。如果没有核酸检测这个武器，无法及时筛查到感染人群，不能采取有效干预手段，结果可想而知。

人类科技的进步，总会在对抗疾病，对抗自然界敌人入侵中发挥越来越重要的作用。相信科学，依靠科学，我们一定可以找到更多与大自然抗衡的有力武器，当然，我发自内心的想法是，最好，我们能找到更多方法，与大自然和谐相处，不要有太多的杀戮。我们能做到吗？