一文读懂PCR技术如何检测Covid-19新冠病毒

随着新型冠状病毒（2019-nCoV）的全球蔓延，四月底全球累计确诊病例已经超过300万，全世界人民的人身安全受到了极大的威胁，经济发展也遭遇了前所未有的挑战。为了尽快打赢这场防疫阻击战，如何快速、准确地检测出病毒是关键。

目前，采用RT-PCR技术检测新冠病毒核酸是最为主流的方法，截至2020年3月25日，在国家药监局备案并上市的核酸检测试剂已经有11种。

那么，

到底什么是PCR技术？

它是如何检测新冠病毒的？

怎样才能保障PCR设备迅速、稳定、可靠地完成新冠病毒检测呢？    

这里为你做简单介绍。

什么是PCR？

1. 定义

PCR（polymerase chain reaction）是在DNA聚合酶的催化下，以母DNA为模板，以特异性引物为延伸起点，通过变性、退火、延伸等步骤，用父链模板DNA在体外复制互补DNA子链。

它是体外合成DNA的扩增技术之一，能在体外快速特异扩增出任何目的的DNA。这种扩增方法，每个循环得到的DNA都是上一循环的两倍，那么循环10次DNA就能扩增1000倍，循环30次就能达到10亿倍。

因此，我们可以利用PCR技术，对患者的生物样本中的目标DNA进行扩增，荧光设备实时监测PCR过程中产生的DNA分子，如果样本中含有病毒（目标DNA或者RNA反转录形成的cDNA），就可以被迅速、准确地监测出来。

2. 反应要素（组成成分，试剂）

利用PCR技术进行核酸检测的样本（即试剂，见下图）由耐热聚合酶、引物、原料、缓冲液Mg2+离子、目标DNA（模板）等主要要素组成。其中模板即是要检测的病毒。

3. 反应过程

从患者采集的生物样本放入PCR设备对目标DNA进行扩增的反应包括以下不断循环的三个步骤：变性、退火、延伸。

从上图可以看出，每个步骤都需要将温度控制在指定的范围：

Step 1. 95℃（1分钟）：

通过加热将模板DNA的氢键断开，形成单链。

Step 2. 55℃（45秒）：

温度降至55摄氏度左右时，引物将与互补序列结合。

Step 3. 72℃（1分钟）：

当一个PCR循环结束时，目标DNA增加两倍。

反复的变性、退火和延伸循环，会使得DNA呈几何级数扩增。

4. PCR设备的演变

老式的手动PCR设备使用油浴加热来控制温度，很难满足像Covid-19这样的疫情控制需求。现代化的自动加热温控PCR设备，必须具有更高的温度控制精度和更快的热响应。

PCR技术在新冠病毒检测中的实际应用

1. 检测步骤

2. 核酸数量计算方式与结果判断

核酸数量N=N0*2^t

• N0：起始体系中的模板量（目标DNA 或者RNA经过反转录形成的cDNA）
• t：循环数。
• Ct值：到达某一特定荧光强度的循环数。

Ct值越小，说明体系中最初的模板量越大。

村田NTC在PCR设备中的应用

由于PCR反应过程需要急速升温、降温，所以需要用到快速响应、能够承受冷热冲击的NTC来监测温度，从而保证扩增的顺利进行。

目前，我司的引线型NTC（NXF系列）产品凭借快速的温度响应与出色的可靠性（耐冷热冲击），已经被多家客户用于PCR设备/系统中。

1. 村田引线NTC的杰出性能

热偶参照测试中村田NXF系列NTC与竞争对手产品相比热响应更快，偏移更低。

村田NTC在热冲击测试中展示出优异的稳定性。

2. NTC的安装位置

引线NTC被安装在铝管支架上，用来监测和管控每个试管样本的温度。

3. NTC的搭载数量

NTC的搭载数量取决于测量设备的检测能力，一般为16~20pcs/set。

相关产品型号和规格

以上就是PCR反应的基本原理和在2019-nCov新冠病毒中的实际应用，以及村田NTC的实际使用方法。

村田NTC热敏电阻中，推荐PCR设备使用NXF系列适合消费级产品的型号，即料号：NXFT15*****FEAB***系列。

1. 村田NTC NXF系列产品

2. 产品电气特性

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联系人员
Lianghao Peng/彭良浩
penglianghao@murata.com