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病毒感染性疾病具有傳播速度快、影響范圍廣、致病機制復雜等特點,及時準確的診斷是防控疫情蔓延、指導臨床治療的關鍵。核酸檢測憑借高特異性、高靈敏度的優勢,已成為病毒感染診斷的核心技術,其流程主要包括核酸提取、擴增反應及結果分析三大環節。其中,核酸提取是去除樣本中蛋白質、多糖、脂質等雜質,分離純化目標核酸的關鍵步驟,提取效果直接影響后續擴增反應的特異性和靈敏度,進而影響檢測結果的準確性。
一、材料與方法
(一)實驗材料
1、病毒樣本:選取常見RNA病毒(新型冠狀病毒、甲型流感病毒H1N1亞型)和DNA病毒(人乳頭瘤病毒HPV16型、EB病毒)的標準品及臨床樣本。其中包括咽拭子、鼻咽拭子及血液樣本共200份。
2、主要儀器:博清生物核酸提取儀、同類商業化核酸提取儀(對照儀器A、對照儀器B)、熒光定量PCR儀、超微量紫外分光光度計、高速冷凍離心機。
3、試劑:磁珠法核酸提取試劑盒、對照儀器專用提取試劑盒、熒光定量PCR檢測試劑盒(針對各病毒特異性基因設計引物和探針)、無水乙醇、Tris-HCl緩沖液等,均為分析純或生化試劑級。
(二)實驗方法
1、樣本處理:將病毒標準品用生理鹽水進行梯度稀釋(10^1-10^6copies/mL),臨床樣本按照常規方法進行預處理,咽拭子和鼻咽拭子樣本加入采樣管中,充分振蕩后取上清液;血液樣本經離心分離血清后備用。
2、核酸提取:分別采用博清生物核酸提取儀、傳統手工提取法及對照儀器A、對照儀器B對上述樣本進行核酸提取,具體操作按照各儀器及試劑盒說明書進行。博清生物核酸提取儀的提取流程包括:樣本加樣、裂解液添加、磁珠結合、洗滌、洗脫等步驟,全程自動化完成,單次提取時間設置為30分鐘,同時處理16份樣本。
3、核酸純度與濃度檢測:采用超微量紫外分光光度計檢測提取核酸的A260/A280比值(評估核酸純度)和A260值(計算核酸濃度),每個樣本重復檢測3次,取平均值。
4、核酸回收率計算:根據病毒標準品的初始濃度和提取后核酸濃度,計算各方法的核酸回收率,回收率=(提取后核酸總量/初始核酸總量)×100%。
5、熒光定量PCR檢測:將提取的核酸樣本進行熒光定量PCR擴增,反應體系為20μL,包括PCR緩沖液、引物、探針、Taq酶及模板核酸,反應條件按照試劑盒說明書設置。以Ct值(循環閾值)作為檢測指標,Ct值越小表示檢測靈敏度越高,以Ct值≤38為陽性判斷標準。
6、穩定性評估:選取10^3copies/mL 的病毒標準品,采用博清生物核酸提取儀進行10次批內重復提取和5次批間重復提取,通過計算核酸濃度和Ct值的變異系數(CV)評估儀器的穩定性。
二、結果
(一)核酸純度與濃度比較
超微量紫外分光光度計檢測結果顯示,博清生物核酸提取儀提取的RNA病毒核酸A260/A280比值為1.85±0.06,DNA病毒核酸A260/A280比值為1.92±0.05,均處于1.8-2.0的理想范圍,表明提取的核酸純度較高,蛋白質污染較少;傳統手工提取法的RNA病毒核酸A260/A280比值為1.72±0.11,DNA病毒核酸為1.78±0.09,顯著低于博清生物核酸提取儀(P<0.05);對照儀器A和對照儀器B的核酸純度與博清生物核酸提取儀無顯著差異(P>0.05)。
(二)核酸回收率分析
對于RNA病毒標準品,博清生物核酸提取儀的核酸回收率為(89.6±4.2)%,傳統手工提取法為(66.3±5.1)%,對照儀器A為(85.3±4.5)%,對照儀器B為(83.7±4.8)%;博清生物核酸提取儀的回收率顯著高于傳統手工提取法和對照儀器B(P<0.05),與對照儀器A無顯著差異(P>0.05)。
對于DNA病毒標準品,博清生物核酸提取儀的核酸回收率為(91.2±3.8)%,傳統手工提取法為(70.5±4.6)%,對照儀器A為(87.5±4.1)%,對照儀器B為(86.2±4.3)%;同樣,博清生物核酸提取儀的回收率顯著高于傳統手工提取法(P<0.05),與對照儀器A、B無顯著差異(P>0.05)。
(三)檢測靈敏度對比
熒光定量PCR檢測結果顯示,博清生物核酸提取儀提取的RNA病毒標準品最低檢出濃度為10^1copies/mL,對應的Ct值為36.8±0.5;傳統手工提取法的最低檢出濃度為10^2copies/mL,Ct值為37.2±0.6;對照儀器A的最低檢出濃度為10^1copies/mL,Ct值為37.5±0.4;對照儀器B的最低檢出濃度為10^1copies/mL,Ct值為37.8±0.5。
對于DNA病毒標準品,博清生物核酸提取儀的最低檢出濃度為10^1copies/mL,Ct值為36.5±0.3;傳統手工提取法為10^2copies/mL,Ct值為37.0±0.4;對照儀器A和B的最低檢出濃度均為10^1copies/mL,Ct值分別為37.1±0.3和37.3±0.4。統計分析表明,博清生物核酸提取儀的檢測靈敏度顯著高于傳統手工提取法(P<0.05),與對照儀器A、B無顯著差異(P>0.05),但在相同濃度下,博清生物核酸提取儀的Ct值更低,表明其提取的核酸模板質量更優。
(四)穩定性評估結果
批內穩定性測試中,博清生物核酸提取儀提取的病毒核酸濃度CV值為1.8%,Ct值CV值為2.1%;批間穩定性測試中,核酸濃度CV值為3.2%,Ct值CV值為3.5%,均顯著低于傳統手工提取法(批內CV值:核酸濃度4.5%、Ct值3.8%;批間CV值:核酸濃度5.2%、Ct值4.7%)(P<0.05),表明博清生物核酸提取儀的操作穩定性良好,人為誤差影響較小。
(五)臨床樣本驗證結果
200份臨床樣本經博清生物核酸提取儀提取后,熒光定量PCR檢測陽性86例,陽性檢出率43.0%;對照儀器A檢測陽性82例,陽性檢出率41.0%;兩種儀器的檢測一致性較好(Kappa值=0.89),但博清生物核酸提取儀的陽性檢出率略高于對照儀器A,且在低病毒載量樣本(Ct值35-38)中,博清生物核酸提取儀的檢出數(12例)多于對照儀器A(8例),表明其在臨床樣本檢測中具有更高的實用性。
三、討論
病毒感染檢測的核心在于快速、準確地獲取目標病毒核酸,而核酸提取作為檢測流程的首要環節,其技術水平直接影響檢測結果的可靠性。磁珠法作為目前主流的核酸提取技術,憑借特異性結合核酸、分離效率高、操作簡便等優勢,已被廣泛應用于自動化核酸提取儀中。博清生物科技(南京)有限公司研發的核酸提取儀基于磁珠法原理,通過優化提取緩沖液配方和自動化程序,實現了病毒核酸的高效提取,本研究結果充分驗證了其技術優勢。
在核酸純度方面,博清生物核酸提取儀提取的核酸A260/A280比值均處于理想范圍,表明其能夠有效去除樣本中的蛋白質等雜質,減少雜質對后續PCR擴增的抑制作用。傳統手工提取法由于操作步驟繁瑣,容易導致雜質殘留,進而影響核酸純度,這與本研究中手工提取法的核酸純度較低結果一致。在提取效率上,博清生物核酸提取儀可在30分鐘內完成96份樣本的批量處理,顯著高于傳統手工提取法(單樣本提取時間約60分鐘),能夠滿足大規模樣本篩查的需求,尤其適用于疫情爆發等緊急場景。
核酸回收率和檢測靈敏度是評估核酸提取儀性能的關鍵指標。本研究中,博清生物科技(南京)有限公司研發的核酸提取儀對RNA病毒和DNA病毒的核酸回收率均顯著高于傳統手工提取法,且最低檢出濃度達到10^1copies/mL,與同類商業化儀器相當甚至更優,表明其能夠高效捕獲樣本中的低濃度病毒核酸,有效避免漏檢。此外,該儀器的批內和批間變異系數較小,穩定性良好,能夠減少不同操作人員、不同實驗批次之間的誤差,保證檢測結果的一致性,這對于臨床診斷和科研數據的可靠性至關重要。
臨床樣本驗證結果顯示,博清生物核酸提取儀的陽性檢出率略高于對照儀器A,尤其在低病毒載量樣本中表現更優,這可能得益于其高效的核酸回收率和較低的雜質殘留,使得低濃度病毒核酸能夠被有效擴增和檢測。同時,該儀器的操作流程自動化程度高,無需復雜的手工操作,不僅降低了操作人員的勞動強度,還減少了交叉污染的風險,進一步提升了檢測結果的準確性。
當然,本研究也存在一定局限性,如僅針對幾種常見病毒進行了驗證,對于其他類型病毒的提取效果仍需進一步評估;此外,樣本類型主要包括咽拭子、鼻咽拭子和血液樣本,對于痰液、糞便等復雜樣本的提取性能還需深入研究。未來,可進一步擴大樣本類型和病毒種類,開展多中心、大樣本量的臨床驗證,為博清生物核酸提取儀的廣泛應用提供更全面的依據。
博清生物科技(南京)有限公司研發的核酸提取儀采用自動化磁珠法技術,具有提取快速、純度高、回收率高、穩定性好、檢測靈敏度高等優勢,能夠滿足病毒感染檢測中核酸提取的需求。該儀器不僅簡化了操作流程、提高了檢測效率,還提升了檢測結果的準確性和可靠性,在臨床病毒感染診斷、流行病學調查及科研實驗中具有重要的應用價值和推廣前景。
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