引言:
新型冠狀病毒(severeacuterespiratorysyndromecoronavirus2,SARS-CoV-2)引起的新型冠狀病毒肺炎(coronavirusdisease,COVID-19)繼續(xù)在全球肆虐。WHO報道,截至2020年6月1日11:11am,全球確診病例6040609例,死亡病例230104例。對SARS-CoV-2進(jìn)行核酸檢測,是WHO目前推薦的識別感染病例的方法。李克強(qiáng)總理主持召開中央應(yīng)對新冠肺炎疫情工作領(lǐng)導(dǎo)小組會議提出:提高新冠病毒核酸檢測能力,加快快速便捷檢測試劑和設(shè)備研發(fā)生產(chǎn),縮短檢測時間,推進(jìn)重點人群“應(yīng)檢盡檢”、其他人群“愿檢盡檢”,推動各地互通互認(rèn)檢測結(jié)果,促進(jìn)精準(zhǔn)防控、人員流動和全面復(fù)工復(fù)產(chǎn)。
深圳市寶安中醫(yī)院(集團(tuán))檢驗科PCR實驗室自2020年3月10日開始SARS-CoV-2的核酸檢測工作,截至2020年5月11日,共檢測19522份標(biāo)本。采用中山大學(xué)達(dá)安生物有限公司生產(chǎn)的“新型冠狀病毒核酸檢測試劑盒(熒光PCR法)”,試劑盒采用的內(nèi)標(biāo)(IC)為人類RNaseP基因(RP)。在實驗工作中,經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)標(biāo)擴(kuò)增曲線不出現(xiàn)典型“S”型或者內(nèi)標(biāo)完全無擴(kuò)增曲線的情況,導(dǎo)致重復(fù)檢測,拖延了報告發(fā)放時間,給臨床診療工作帶來不便。本實驗室在經(jīng)過一系列實驗之后,對達(dá)安公司試劑盒說明書中給出的實驗方法進(jìn)行了部分更改優(yōu)化,經(jīng)優(yōu)化實驗步驟后,內(nèi)標(biāo)的擴(kuò)增曲線及起始循環(huán)Ct值均有明顯改善,現(xiàn)具體報道如下。
一、對象與方法
1.1實驗材料
1.1.1實驗試劑
新型冠狀病毒SARS-CoV-2核酸檢測試劑盒(熒光PCR法)和樣本釋放劑;
熒光定量PCR擴(kuò)增儀;超級恒溫水槽;
多管快速混合器;
迷你離心機(jī);
1.1.2實驗對象
2020年3月10日至2020年5月11寶安中醫(yī)院發(fā)熱門診、復(fù)工門診及隔離病房送檢的進(jìn)行SARS-CoV-2的核酸檢測的咽拭子標(biāo)本共19522份。
1.1.3咽拭子采集及保存
采樣人員著三級防護(hù),用達(dá)安公司生產(chǎn)的專用樣本采集拭子擦拭扁桃體和咽后壁,將拭子頭浸入含有樣本保存液和核酸釋放劑的保存管中。樣本采集完后置0~4℃保存,24h內(nèi)完成檢測。
1.2實驗方法
實驗及醫(yī)護(hù)人員均嚴(yán)格按照國家衛(wèi)生健康委辦公廳印發(fā)的《新型冠狀病毒實驗室生物安全指南》及《醫(yī)療機(jī)構(gòu)臨床基因擴(kuò)增檢驗實驗室管理辦法》等相關(guān)文件進(jìn)行實驗操作和生物安全防護(hù)。
1.2.1原樣本釋放劑使用說明書中實驗方法
將樣本采集管置于56℃水浴箱滅活30min,室溫條件下,將采集管振蕩1min,靜置5min,重復(fù)3次后,瞬時離心,直接吸取上清液5μL為模板加入PCR體系進(jìn)行擴(kuò)增。
1.2.2本實驗室優(yōu)化后實驗方法
樣本采集管置于56℃水浴箱滅活40min[8-9]。室溫條件下,2800r/min充分振蕩2min,立即4000r/min離心30s,直接吸取上清液5μL為模板加入PCR體系進(jìn)行擴(kuò)增(加樣時如吸到雜質(zhì)或混濁物棄去,重新吸取上層澄清液體)。
1.2.3優(yōu)化后實驗方法的陽性標(biāo)本檢測性能評價
取2020年第一次廣東省臨檢中心室間質(zhì)量評價(externalqualityassessment,EQA)SARS-CoV-2陽性標(biāo)本7份(2020004~2020010),用1.2.1及1.2.2所述方法分別檢測,每份樣本平行檢測3次,重復(fù)3次實驗,觀察兩種方法對陽性結(jié)果Ct值的影響。
1.3統(tǒng)計學(xué)分析
采用GraphPadPrism7.00軟件分析統(tǒng)計數(shù)據(jù),計量資料用(x±s)表示,采取單因素方差分析與配對t檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
二、結(jié)果
2.1優(yōu)化前后各樣本內(nèi)標(biāo)擴(kuò)增曲線比較
優(yōu)化前,各樣本內(nèi)標(biāo)擴(kuò)增曲線在Ct24~44之間散在分布,Ct38之后大多無明顯“S”型曲線,不少樣本內(nèi)標(biāo)未出現(xiàn)擴(kuò)增曲線;經(jīng)優(yōu)化后,各樣本內(nèi)標(biāo)的擴(kuò)增曲線明顯優(yōu)于優(yōu)化前,擴(kuò)增曲線集中在22~34之間,且全部呈現(xiàn)典型“S”型曲線,見圖1。
2.2優(yōu)化前后復(fù)查率比較
經(jīng)優(yōu)化后,樣本復(fù)查率較優(yōu)化前有明顯下降,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=3.889,P=0.0258),結(jié)果詳見表1,圖2A。
2.3優(yōu)化前后各樣本內(nèi)標(biāo)Ct值比較
經(jīng)優(yōu)化后,各樣本內(nèi)標(biāo)的擴(kuò)增起始循環(huán)Ct值明顯小于優(yōu)化前(t=5.937,P<0.01),陽性對照N基因及ORF1a/b基因的Ct值,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見圖2。
2.4優(yōu)化前后陽性質(zhì)評標(biāo)本Ct值
優(yōu)化前后,陽性質(zhì)評標(biāo)本N基因(F=1.032,P=0.9701)與ORF1a/b基因(F=1.262,P=0.7848),Ct值均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見圖3。
三、討論
2003年SARS-CoV-2及2012年MERS-CoV引起的流行病學(xué)數(shù)據(jù)證明,對COVID-19建立快速、高通量、高敏感及高特異性的實驗室診斷對于病例早診斷、密切接觸者追蹤和感染控制措施合理化制定至關(guān)重要。因為SARS-CoV-2至少需要3d才能在選定的細(xì)胞系中引起明顯的細(xì)胞病變,且病毒分離培養(yǎng)需要3級生物安全設(shè)施,大多數(shù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)都不具備,因此以病毒培養(yǎng)來建立快速診斷是不現(xiàn)實的;而SARS-CoV-2與SARS-CoV存在82%的基因同源性,血清學(xué)抗原抗體檢測可能存在交叉反應(yīng)[11]。由于這些局限性,應(yīng)用逆轉(zhuǎn)錄-PCR(RT-PCR)技術(shù)對SARSCoV-2進(jìn)行核酸檢測仍然是最主要的全球COVID-19切實可行的實驗室診斷檢測方法。
雖然因為“假陰性”的問題使得SARS-CoV-2核酸檢測存在爭議,自2020年1月15日至3月15日,國家衛(wèi)生健康委員會先后共發(fā)布了七版《新型冠狀病毒肺炎診療方案》(試行1-7版),核酸檢測陽性一直是確診病例的診斷標(biāo)準(zhǔn)之一。由于國內(nèi)大部分檢測點都是采集咽拭子做為標(biāo)本,在疾病早期或是無癥狀潛伏期,上呼吸道局部病毒載量低;標(biāo)本采集后沒有按正確方法貯存及運輸?shù)鹊仍蚨伎赡茉斐蓹z測結(jié)果的假陰性。另外,由于新冠病毒在呼吸道是寄生于呼吸道上皮細(xì)胞,如果沒有采集到足夠數(shù)量的細(xì)胞,也會造成檢測結(jié)果的假陰性。因此,目前國內(nèi)各檢測試劑公司開發(fā)的試劑盒內(nèi)多采用了RNaseP基因(RP)做為內(nèi)標(biāo)(IC),來監(jiān)測標(biāo)本是否采集合格。在結(jié)果判讀時,如果IC沒有出現(xiàn)典型的擴(kuò)增曲線或者Ct值>40,則被認(rèn)為標(biāo)本質(zhì)量差,沒有采集到足夠的人類上皮細(xì)胞,需要復(fù)查。
本實驗室采用的達(dá)安公司出品的“新型冠狀病毒SARS-CoV-2核酸檢測試劑盒(熒光PCR法)”也是采用RP做為IC。同時為了最大程度減少職業(yè)暴露,加大生物安全防護(hù)力度,達(dá)安基因在開發(fā)試劑盒的同時,推出了采用樣本釋放劑一步法提取SARS-CoV-2核酸,力求在病毒核酸提取操作時減少開蓋次數(shù),減少暴露風(fēng)險,從而在最大程度保護(hù)實驗人員的基礎(chǔ)上高質(zhì)高效地提取到足夠數(shù)目的RNA模板進(jìn)行擴(kuò)增。
但是在實驗過程中,發(fā)現(xiàn)經(jīng)一步法提取核酸進(jìn)行擴(kuò)增后,經(jīng)常有IC沒有典型的擴(kuò)增曲線或者Ct值>40的情況。此種情況,一般只能延遲報告發(fā)放,同時實驗室采用達(dá)安基因給出的補(bǔ)救方法進(jìn)行進(jìn)一步的復(fù)查實驗,IC出現(xiàn)典型的擴(kuò)增曲線且Ct值<40后,實驗室才能發(fā)放報告。大多數(shù)標(biāo)本在經(jīng)補(bǔ)救方法復(fù)查后,IC會有典型的“S”型擴(kuò)增曲線。但仍有少部分補(bǔ)救方法處理后仍有IC無擴(kuò)增現(xiàn)象,則考慮為標(biāo)本質(zhì)量不合格,通知臨床科室重新采集標(biāo)本送檢。由于臨床上發(fā)熱門診及手術(shù)室都依據(jù)SARS-CoV-2核酸檢測結(jié)果才開展下一步的診療,報告發(fā)放的延遲給臨床上的診療工作帶來了一定的影響。因此,降低復(fù)查率勢在必行。
目前主流的磁珠法提取核酸過程中由于磁珠與核酸的特異性結(jié)合使得提取的核酸純度高,濃度大,并且靈敏度,重復(fù)性都很好。而一步法雖然快速高效,但卻沒有磁珠法提取的核酸純度高,可能是一步法提取的核酸模板中存在有非特異性物質(zhì)干擾其與引物的特異性結(jié)合,導(dǎo)致擴(kuò)增結(jié)果不理想。因此,本實驗室考慮優(yōu)化實驗方法,延長振蕩時間至2min,力求讓標(biāo)本中的核酸充分釋放;增加了離心力和離心時間,并且確保吸取上層澄清液體加樣,從而減少非特異性物質(zhì)的干擾。
優(yōu)化前后比較的結(jié)果顯示,優(yōu)化前,樣本中內(nèi)標(biāo)的擴(kuò)增曲線會有少數(shù)沒有出現(xiàn)典型的“S”型,且有個別內(nèi)標(biāo)沒起,平直地處于閾值線以下的情況,Ct值明顯靠后且分散;經(jīng)優(yōu)化后,不但所有樣本的內(nèi)標(biāo)都出現(xiàn)了典型的“S”型擴(kuò)增曲線,而且擴(kuò)增起始循環(huán)Ct值的平均值明顯小于優(yōu)化前;同時陽性對照N基因與ORF1a/b基因Ct值與優(yōu)化前比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。實驗中采用了廣東省臨檢中心下發(fā)的2020年第一批次的室間質(zhì)評陽性標(biāo)本對優(yōu)化方法的陽性標(biāo)本檢出能力進(jìn)行性能評價,結(jié)果各標(biāo)本的N基因及ORF1a/b基因Ct值兩種方法比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。這說明在不影響陽性標(biāo)本檢測結(jié)果的情況下,優(yōu)化方 法大大提高了內(nèi)標(biāo)的檢出率,復(fù)查率從優(yōu)化前的2.226%降至0.679%,整體較優(yōu)化前有了明顯地改善。
經(jīng)過優(yōu)化后,雖然大大提高了內(nèi)標(biāo)檢出率,但還是存在一定比例的復(fù)查率,很多內(nèi)標(biāo)不出的標(biāo)本出現(xiàn)或渾濁、或粘稠、或為咖啡色血性樣本,存在太多干擾物影響檢測結(jié)果,因此建議臨床科室重新采集標(biāo)本送檢。并加強(qiáng)對標(biāo)本采集人員的技術(shù)培訓(xùn)。
科室由于實驗室設(shè)備及人員緊張,暫時不具備應(yīng)用磁珠法提取SARS-CoV-2核酸的條件,故整個實驗過程僅是優(yōu)化前后方法比較,存在一定的局限性。本實驗室2020年兩次參加廣東省臨檢中心SARS-CoV2核酸檢測室間質(zhì)評成績均為優(yōu)秀,表明雖然釋放劑一步法提取核酸的效率沒有傳統(tǒng)磁珠法高,但尚可滿足臨床診療及復(fù)工復(fù)學(xué)篩查需求。此法操作簡便,降低了實驗室工作人員的職業(yè)暴露風(fēng)險,且經(jīng)本實驗室優(yōu)化部分實驗操作后,實驗結(jié)果可接受。