说说核酸的那些事儿

北宁

说说核酸检测的那些事儿，意在用科普知识服务社会。

我把课件作成美篇，目的是为了与大家分享与核酸检测有关的一些基础理论知识。

核酸的发现距今已有150多年的历史。2020年初，因新冠病毒肆虐，使核酸的名字无人不晓。

核酸是遗传信息的携带者。我们与父母相似的面容、身材，甚至是所患的疾病，都是核酸的作用。

核酸分为脱氧核糖核酸（DNA)和核糖核酸(RNA)。

核酸分子是由多个核苷酸组成的。

核苷酸由磷酸、碱基和五碳糖组成，五碳糖也叫“戊糖”。

碱基是核苷酸的重要组成部分。

碱基共有5个，其中嘌呤2个（腺嘌呤和鸟嘌呤），嘧啶3个（胞嘧啶、尿嘧啶和胸腺嘧啶）。碱基是组成遗传密码的基本物质。

每个碱基对由一个嘌呤和一个嘧啶组成。

A与T配对，C与G配对，通过氢键相连。这些嘌呤与嘧啶间的配对现象被称为“碱基互补”。

嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，各占全部碱基总数的50%。

碱基互补有利于氢键的形成，对双螺旋结构起到稳定作用。

染色体是DNA的载体，每个DNA分子上含有多个基因，基因是遗传物质的结构功能单位，每个基因含有多个脱氧核苷酸。

核酸不仅是基本的遗传物质，而且在蛋白质的生物合成上也占重要位置，因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。

DNA 主要存在于细胞核，少量存在于线粒体和叶绿体。

RNA 主要存在于细胞质，作为遗传物质，只在RNA病毒中。不作为遗传物质，在DNA控制蛋白质合成过程中起作用。

DNA 通常是双链螺旋结构。

DNA携带遗传信息，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。

RNA通常是单链结构，局部可形成双链螺旋结构。

mRNA是蛋白质合成的直接模板， tRNA能携带特定氨基酸， rRNA是核糖体的组成部分。

细菌和病毒都是病原微生物大家庭的成员，体内都有核酸的存在。

病毒个头很小，只有细菌的千分之一那么大。

细菌在普通显微镜下就可以看到，而病毒只能在电子显微镜下才能看到。

细菌是单细胞微生物，可以在实验室的培养基上生长。

病毒是非细胞结构，只能寄生繁殖，在实验室里只能在注入有生命的鸡蛋或特定的细胞里生长。

抗生素能有效的控制细菌繁殖，但对病毒感染无效。干扰素通过干扰病毒的复制，可达到控制病毒的繁殖。

抗生素通过抑制细胞壁合成，抑制DNA或RNA的合成，抑制蛋白合成，破坏细胞膜、抑制基本代谢等途径阻止细菌生长。

干扰素是由单核细胞和淋巴细胞产生的细胞因子（活性糖蛋白）。

干扰素通过增强巨噬细胞的吞噬功能和NK细胞的活性，抑制病毒基因的复制，清除病毒。

抗病毒类药物通过抑制病毒的DNA和RNA合成，达到抗病毒作用。

病毒只有一种核酸，在离体条件下，病毒能以无生命的生物分子状态存在，并长期保持侵染活力。

探针技术和扩增核酸检测应用的是分子生物学技术，目前新冠病毒核酸检测采用的是“聚合酶链式反应”，英文缩写为“PCR”。

PCR是一种用于放大扩增特定DNA片段的分子生物学技术，可以视为生物体外的特殊DNA复制。

PCR是利用DNA在体外高温时变成单链，低温时引物与单链按照碱基互补配对原则结合，中温时在DNA聚合酶作用下再合成互补链。

PCR产物的生成量是以指数方式增加的，经过30-40循环后，相当于检测到放入游泳池里的一小勺盐。

PCR技术特异性强，敏感性高，被实验室做为“确诊试验”。

目前新冠病毒的检测方法有三种：核酸检测、快速抗原检测和抗体检测。

核酸检测中的必需物质。

引物：由人工合成的一小段DNA或RNA的单链，在核酸合成中是核苷酸链延伸的出发点。

模板：为待测标本，是DNA或RNA互补链合成的基础。

dNTP：4种不同碱基单核苷酸的混合物，在DNA合成中起原料作用。

DNA聚合酶：在具备模板、引物、dNTP情况下，是催化DNA合成的耐高温酶。

引物设计不当、标本采集不当，试验中的交叉污染均可造成检测结果的假阳性或假阴性。

在荧光定量PCR技术中，有一个很重要的概念—Ct值。

C代表 Cycle

t 代表 threshold

Ct值:每个反应管内的荧光信号,到达设定的阈值时所经历的循环数。Ct值与病毒核酸浓度有关，病毒核酸浓度越高， Ct值越小。

3月15日《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第九版）》公布，其修订内容主要包括：

轻型病例实行集中隔离管理，不再收入定点医院，避免造成医疗机构床位紧张。

解除隔离管理及出院标准修改，由核酸检测阴性改为核酸检测Ct值≥35，之前Ct值在0~40之间都算阳性。

出院后隔离14天改为7天居家健康检测。

核酸检测Ct值大于35时，不算作核酸阳性。

2019新型冠状病毒，又叫2019-nCoV ，SARS-CoV-2 ，SARS-CoV2。新型冠状病毒和SARS冠状病毒（SARS-CoV）是同一类，但不是同一种。基因为单链RAN。
由于方法学和自身原理限制，抗原检测的灵敏度通常低于核酸检测，发现早期感染的可能性也低于核酸检测，检测中容易出现假阴性结果。

通常在感染新冠病毒后，只有当感染者体内的病毒载量达到较高水平时，即急性感染期，抗原检测才能出现阳性结果。

用已知的抗原检测体内的抗体。

免疫球蛋白M（IgM）和免疫球蛋白G（IgG）是人体感染病原微生物后，产生的两种不同抗体。

IgM是感染后最先出现的抗体。2019-nCoV感染3-7天后达到峰值，然后逐步减少，IgM检测阳性提示早期感染。
IgG是感染后中后期产生的抗体，IgG检测阳性提示曾经感染过或机体在康复中。

核酸检测：敏感性高、特异性强，是检测新冠病毒感染的确诊试验。

N蛋白抗原检测：受病毒载量的影响，敏感性较差。

IgM和IgG抗体检测：为有创性检测（要采取血样本），病毒感染的周期和个体免疫差异，直接影响检测结果的敏感性。

任何一项检测指标都会出现假阳性和假阴性的现象，假阳性会造成误诊，假阴性会造成漏诊。

为了保证检测结果的准确性，除了做好全程质量控制之外，对有疑问的标本，可用另外一家的试剂进行比对复查。

科学对待传染性疾病，掌握传染病的三个环节，做到“控制传染源、切断传染途径、保护易感人群”。

没有了细菌和病毒就没有了人类，我们只能在和微生物共存的世界里，科学的对待自己的生活和生命。

疫苗接种后，机体激活了免疫系统的“特种兵”，一支部队直接杀灭被病毒寄生的细胞，另一支部队阻击病毒使病毒无法和细胞相遇。

谢谢您的耐心阅读。

作者 1969年入伍，1975年毕业于白求恩医科大学医疗专业，2013年退休。职业军医，曾从事传染病临床工作和实验室分子生物学研究工作多年。

（部分图片来自网络，致谢）