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单靶标or多靶标:新冠检测试剂该如何选择?

2021.6.29
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

目前,国家药品监督管理局(NMPA)批准的新型冠状病毒检测试剂中,大部分采用的方法为实时荧光RT-PCR。它具有简便快速、特异性强、灵敏度高等特点。那么,其高灵敏度和高特异性的基础究竟是什么呢?让我们来一探究竟。


01

试剂的检测性能如何体现?

检测性能评价中最主要的就是灵敏度与特异性。PCR扩增产物以指数方式增加,理论上2-3小时即可将1个靶分子DNA扩增至10亿个,因而具有很高的灵敏度。而影响特异性的因素通常有:引物的特异性、碱基配对的正确性以及靶标基因的特异性与保守性。


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我们注意到,以上所提到的PCR试剂的灵敏度与特异性都离不开一个叫做“靶标基因”的东西。那什么是“靶标基因”呢?


靶标基因也叫目的基因,是PCR实验中所要研究的特定基因片段,检测试剂盒中的引物与荧光探针会与靶标基因发生特异性结合。就此次的新冠病毒而言,由于其与其他病毒如SARS/MERS等具有同源性,如果选择的靶标基因特异性不足,那么可能会导至假阳性结果。因此,选择正确且合适的病毒靶标进行引物与探针的设计格外重要,直接影响到试剂的检测性能。


02

试剂的靶标基因如何选择?

结合以上内容我们可以看出,合适的靶标基因应具有强特异性高保守性


在病毒序列公布后,国家卫健委印发的最新版《新型冠状病毒肺炎实验室检测技术指南》,推荐选用针对新型冠状病毒的ORF1abN基因区域的引物和探针。


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国际上以《加拿大安大略省公共卫生局(PHO)实验室的指导文件》为例,扩增靶基因包括RdRp基因(ORF1ab基因中的一段)和E基因


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另外以上两份文件都有说明,在实验室要确认一个病例为阳性,需用实时RT-PCR方法至少检测到病毒两个靶基因(国内添加了对于单个靶标阳性的判读,若复检仍为阳性则可判读为阳性)。


03

靶标基因对检测性能的影响


比较分析《全国新型冠状病毒核酸检测室间质量评价结果报告》中的结果:


  • 单靶标(ORF1ab)试剂仅一家,三靶标(ORF1ab、N与E)检测试剂两家,主要为双靶标(ORF1ab与N)检测试剂;

  • 双靶标试剂检出了202010号检测限浓度(128 copies/mL)阳性样本,单靶标与三靶标试剂未能检出;

  • 三靶标检测试剂的复检率相对更高;

  • 各试剂对不同靶标基因的灵敏度存在差异,N区的阳性率高于ORF区,样本阳性越弱,这一现象越显著。


可以看出,就新冠检测试剂而言,设计同时针对两个靶标的引物和探针,可以最大程度的保证特异性并避免漏检的发生但靶标基因数如果再多,反过来又会降低检测的灵敏度


04

影响试剂检测性能的其他因素

就PCR体系而言,不同厂家的检测试剂盒成分存在差异,引物、探针设计策略等因素都可能会对试剂盒灵敏度、特异性产生较大影响;其次,不同厂家的试剂研发能力参差不齐,若对PCR体系中各种影响因素的把控能力不够,则会极大程度地影响试剂盒的检测性能。另外,各实验室人员的操作能力存在差异,还是以本次新冠病毒检测的室间质评结果为例,即使是两家选取了两个相同靶标基因的试剂,在检出率和符合率指标上也会有较大差异,以上所说的因素都有可能造成这一结果。


总结


1.单靶标试剂对低病毒载量样本以及病毒突变株易造成漏检,三个及以上数量靶标由于PCR体系和结果判读都更为复杂,导至复检率高。说明靶标数量并非越多越好,而单靶标也存在明显不足,双检测靶标是更为平衡的选择。


2.靶标数量并非试剂检测性能的决定因素,靶标基因的选取、研发过程中对试剂的调试、对实验影响因素的把控都会造成各厂家试剂的检测性能参差不齐。对于试剂检测性能的评估不可局限于单一因素。


参考文献

1. 陈旭,齐凤坤,康立,实时荧光定量PCR技术研究进展及其应用,东北农业大学学报,2010(41):148-155

2.  李金明《实时荧光PCR技术(第2版)》,科学出版社

3. 《新型冠状病毒肺炎实验室检测技术指南(第5版)》

4. 《全国新型冠状病毒核酸检测室间质量评价结果报告》

5. 《Diagnostic detection of 2019-nCoV by real-time RT-PCR》

6. 《加拿大安大略省公共卫生局(PHO)实验室的指导文件》

7.  Jaqueline Goes de Jesus, Claudio Sacchi, Ingra Claro. First report of COVID-19 in South America.

http://virological.org/t/first-report-of-covid-19-in-south-america/409

8. Xiaolu Tang, Changcheng Wu, Xiang Li. On the origin and continuing evolution of SARS-CoV-2. National Science Review, nwaa036.

https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa036


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