核酸的原理

PCR是一种大量扩增特定DNA（脱氧核糖核酸）序列的技术，该技术研发于1985年，现已广泛应用于生物学、医学、环境学、农学等研究领域。发明PCR的美国生物学家凯利·穆利斯（Kary Mullis，1944～2019）凭借这一成果获得了1993年的诺贝尔化学奖。核酸检测中使用的样本（患者体液等）是医生用棉棒（鼻咽拭子）擦拭患者的鼻腔和咽喉，并用药剂适当处理后装入标本管得到的。这样的样本保存于特定温度下，迅速被送到检测机构，在那里进行核酸检测。新型冠状病毒的PCR检测流程如下所示（1～9）。上图展示了其中步骤4～8。　　1.从被检测者的鼻腔、咽喉和痰液中采集样本。　　2.从样品中提取RNA。　　3.使用特定的酶（逆转录酶）将RNA逆转录为双链DNA。　　4.加热双链DNA，使其变性为单链。　　5.加入开启DNA扩增的碱基序列（引物），引物与单链DNA结合。　　6.特定的酶（耐热性DNA聚合酶）发挥作用，延长引物合成DNA。　　7.完成后，得到两个双链DNA。　　8.在调控温度的同时重复步骤4～7，继续扩增DNA。根据分析方法的差异以及缓冲液、引物、分析设备的类型，所需重复次数有所不同。　　9.确认来源于新型冠状病毒的DNA扩增情况。若电泳（利用电压按分子量大小分离DNA和蛋白质等物质）结果观察到新型冠状病毒独有的特征，或者在计算机分析数据时观测到增幅曲线上升（见图3），则判断为“阳性”。普通的PCR是将步骤4至步骤7作为一个周期对DNA进行反复扩增。但是，由于冠状病毒的遗传物质并非DNA，而是RNA（核糖核酸），因此需要先将RNA转换成DNA才能进行扩增。这种方法被称为“逆转录PCR”（RT-PCR）。