首页>新闻>永利yl8886官方网站之整体解决方案-PCR实验室核酸污染
永利yl8886官方网站之整体解决方案-PCR实验室核酸污染
引 言
2020年4月18日，《华盛顿邮报》（WashingtonPost）爆出一则重磅新闻，美国CDC在实验室生产的新冠病毒检验试剂出现了污染问题(图1)，导致全美的核酸检测推迟最少一个月。2020年1月21日，美国CDC开发了新冠病毒检测方法，1月下旬,美国CDC对26个公共卫生实验室发放新冠病毒试剂盒，有24个实验室出现了假阳性，美国CDC紧急召回诊断试剂，直到3月2日，IDT公司生产新冠试剂重新投入使用。由于实验室污染，美国错过了黄金的疫情防控窗口。
图1 美国CDC在实验室生产的新冠病毒检验试剂出现了污染问题
二、核酸污染与分类
2.1 核酸污染，PCR实验室绕不开的“疼”
PCR(聚合酶链式反应简称)检测因其灵敏度高、快速、操作方便等优势被广泛应用，不过正是由于它灵敏度极高，极微量的污染源都有可能导致检测结果的假阳性。因此，如何避免以及处理实验室污染，对PCR检测人来说是一种挑战。
2.2 PCR污染分类
(1)样本间交叉污染：主要是在采（取）样的过程中，由于取样工具之间的交叉造成污染；或者在核酸提取的过程中，由于移液器、离心管等使用不当导致的样本间污染。
(2)PCR试剂的污染：主要是在PCR试剂配制过程中，由于移液器、容器、阴性对照及其它试剂被核酸模板或阳性对照污染。
(3)克隆质粒的污染：在实验室操作中经常会用到阳性参考品，这些阳性参考品大多数是由某些克隆质粒制作而成，克隆质粒在单位容积内浓度高，使用不当极易造成污染。
(4)CR扩增产物污染：这是PCR反应中最主要、最常见，也是最令人头疼的污染问题。因为PCR产物拷贝量大，远远高于PCR检测数个拷贝的极限，所以极微量的PCR产物污染，就可造成假阳性结果。
图2 PCR产物拷贝量示意
三、扩增产物气溶胶污染—核酸污染中的“牛皮藓”
PCR实验室核酸污染中最难消除的是气溶胶污染，尤其是扩增产物的气溶胶污染。污染主要发生在PCR的扩增和产物分析阶段。因为，PCR产物拷贝量大(一般为1013拷贝/mL)(图2)，扩增产物液面与空气摩擦时会形成气溶胶。所以，比较剧烈地摇动反应管、开盖时吸样，以及反复吸样都可形成气溶胶污染。飞溅的扩增产物会形成气溶胶漂浮在空气中，粘附到物体表面及检测人员身体上，随着人员及物料流动而污染整个实验室。如果这种污染能及时发现，实验室空置几天，采取积极有效的处理措施，情况会好转。
四、PCR实验室核酸污染传统处理方法
4.1 物理方法
使用紫外灯照射是目前PCR实验室预防污染最常规的方法。由于DNA链上相邻的嘧啶在254nm紫外诱导下发生交联，嘧啶二聚体不能被切除，导致DNA聚合酶在空间上被阻碍或者DNA不能被完全变性，从而使扩增反应终止。由于小的扩增子只有较少的临近嘧啶，所以该方法对小的扩增子效果不明显，对富含G+C的和短的（<300bp）的扩增产物污染效果不大。
4.2 化学方法
包括使用商品化的DNA去除剂、次氯酸钠、1mol/L的盐酸等各种化学物质去降解DNA。化学方法主要通过氧化损伤核酸的作用，从而使留在实验室的扩增产物被破坏掉。
4.3 顺其自然法
停下所有实验，靠通风和时间抹掉核酸的痕迹。
4.4 绝地求生法
换一种试剂盒，只要两种试剂的扩增产物不一致，没有交叉反应，可以继续做实验。
五、PCR实验室核酸污染的整体解决方案
根据《医疗机构新型冠状病毒核酸检测手册（试行第二版）》（联防联控机制医疗法〔2020〕313号）中提到：实验室结束后空气清洁要求。必要时可采用核酸清除剂等试剂清除实验室残留核酸(图3)。
图3《医疗机构新型冠状病毒核酸检测手册（试行第二版）》的要求
5.1 多功能PCR气溶胶清除仪—预防、清除气溶胶污染的得力助手
图4 永利yl8886官方网站多功能PCR气溶胶污染清除仪NDS1025
上海永利yl8886官方网站医疗装备有限公司推出的全新多功能PCR气溶胶污染清除仪NDS1025(图4)，能有效预防及清除实验室空间中携带的PCR产物的气溶胶。它采用特殊雾化装置将独有配方的气溶胶清除剂雾化成小于10μm的液滴。当液滴的平均直径小于10μm时，喷出的微米级液滴会均匀分散在空间的物体表面，并悬浮在空气中较长时间，渗透能力强，与空气中的PCR产物气溶胶充分接触，清除剂通过破坏DNA的嘌呤和嘧啶碱的共轭双键，对DNA有实质性破坏作用，从而达到清除的目的。同时，该仪器配备高效复合型过滤器，集成有纳米多功能初效层，HEPA和复合复碳层，通过物理吸附、高效过滤结合有效的清除剂，有效降低PCR产物气溶胶污染。独有的专用气溶胶清除剂配方，高效、安全、无污染，被世界卫生组织列为A1级清除剂，无残留，无腐蚀。该仪器使用便捷，可移动，清除耗时短（清除过程≤1小时），噪音小、试剂用量少，配置方便快捷。可广泛使用于PCR实验室样本处理区、核酸提取区、试剂配制区、PCR扩增或检测区，适用于医院检验科、疾控、海关、食药监、血站、科研院校等PCR实验室。图5为RCR气溶胶清除仪使用效果验证示意。
图5 RCR气溶胶清除仪使用效果验证示意
5.2 DNA cleaner——物表核酸污染高效清除的新选择
为配合气溶胶清除仪对物表核酸污染的高效清除，配套的DNACleaner采用接触催化协同作用，非酶性高效降解PCR产物或DNA/RNA，高效防止PCR假性的扩增。该型清除剂使用简单，物表喷洒A试剂10min后，喷洒蒸馏水或75%酒精后擦拭即可；不影响实验结果，无腐蚀性和致癌性，不会残留在表面对人体和机器造成伤害。适用于实验台、PCR仪、移液器、离心机及地面等物表的PCR产物或DNA和RNA污染的清除。图6为污染的实验室台面使用图DNACleaner后效果验证示意。
图6 污染的实验室台面使用图DNACleaner后效果验证示意
结 语
PCR实验室污染引起的检测结果假阳性风险极大，因此需要采取积极有效的预防措施。进行PCR操作时，操作人员应该严格遵守一些操作规程，最大程度地降低可能出现的PCR污染或杜绝污染的出现。实验结束后，对实验室环境进行清洁，必要时采用核酸清除剂等试剂清除实验室残留核酸。永利yl8886官方网站多功能PCR气溶胶污染清除仪可有效预防和清除气溶胶核酸污染，保障实验室安全。