原来你的核酸报告是这样出来的
新冠病毒由于在人群中的高传染性，给疫情防控带来了巨大的挑战，因此快速确定感染者阻断传染源成为防疫的关键手段，新冠病毒核酸检测速度快（4-6小时）、准确性好以及高效的检测流程成为确诊新冠肺炎的“金标准”。那么一份新冠病毒核酸检测报告到底是怎么做出来的？
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样本采集
由于新冠病毒通过呼吸道传播，因此样本主要从呼吸道采集，目前常规的呼吸道样本类型主要有两类：一类是用咽拭子、鼻拭子在上呼吸道（咽部或鼻腔）擦拭采集；另一类是收集下呼吸道痰液、支气管灌洗液、肺泡灌洗液等。当然也可以经血液，粪便检查病毒核酸。
通常肺泡灌洗液的病毒载量要高于鼻咽拭子，而鼻咽拭子中的病毒载量又高于血液样本。采集到的样本将被严格低温封存，送到指定实验室，在那里新冠病毒的“蛛丝马迹”都将会被找到。
很多核酸检测中采用的是口咽拭子检测。口咽拭子，是提取口咽部的黏膜细胞和分泌物的取样工具。取样方法为用灭菌的咽拭子深入到咽部，通过舌根到咽后壁、扁桃体隐窝、侧壁等处，左右反复擦拭2～3次，轻轻取出拭子，然后将提取的黏膜细胞和分泌物一端放入无菌容器或装有培养液的容器内，送检病原学检测。
口咽拭子取样时，被检测人员要尽量张口，医务人员反复观察咽部情况后，再进行取样。为了避免影响检查结果，口咽拭子取样尽可能在服用抗生素药物前和取进食前，另外取样前要漱口，取样和取出拭子时要避免触碰舌头、悬垂体、口腔黏膜和唾液。
图1 咽拭子采集过程
核酸检测中每十个人进行混采，即将10个人咽拭子标本采样到一个试管中进行核酸检测。混采可为广大群众节约成本，同时提高检测效率。
图2 核酸检测使用的混采试管
核酸检测样本采集后，采集人员会清点数目，并用密封袋包装好，用消毒剂喷洒消毒，然后放进样本转运箱，由专人送到核酸检测实验室。
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样本转运
样本采样后，核酸检测的样本又经历了怎么样的“奇幻之旅”呢？
很多人认为，核酸采样后，直接用机器检测很快就能出结果了。但目前核酸检测仍然是一个“半自动”的检测项目，检验人需要身着“三级防护”连续工作多个小时，经历大量繁琐复杂的手工操作程序，才能完成检测工作。而且核酸检测过程中涉及到很多精细操作，任何小的失误都会导致实验失败。又闷又热的防护装置，不绝于耳的负压噪音，精神高度紧张的操作程序，每一份样本从采样完成到核酸报告的发放，都是检验科核酸检测人员默默无闻地付出。
图3 样本转运
包装严密的样本抵达实验室后经历的第一个环节就是消毒，然后是双层密封包装拆袋，最后对标本进行整理编号并录入系统。接收程序看似简单实则不然。每天，上千样本逐一拆袋、编号、校对和扫描，而且速度要快，绝不能耽误后续样本提取和检测；同时，海量样本的信息录入要保证零失误。核酸的采集管上都有条码信息，要理清样本来自哪一个社区或人群，是单采还是混采。另外，还要留意样本上的时间，便于日后需要时回溯。
图4 样本查验
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样本前处理
在转运之后，核酸样本将经历“奇幻之旅”第二步——要有“身份证”啦！检验人员将这一步称为“样本前处理”。
看似只是“前处理”，但防备之心可是一点儿也不能松。新冠病毒的核酸是包裹在蛋白质内部的RNA，因此检测人员要先用蛋白酶将外层的蛋白破坏，将病毒核酸暴露后才能检测，因此，这步是最接近病毒的环节。
检验人员要识别空管或溢洒情况的发生。尤其在大人群的10:1混采时，小小的试管被拭子挤满，一旦阳性样本出现了溢洒，一方面可能造成其他样本结果的污染（假阳性），另一方面对实验室的生物安全产生威胁——这也是实验室的检验人员同样要穿成“大白”模样的原因——医用帽子、N95口罩、面屏、护目镜、医用防护服、隔离衣、一次性鞋套、两层手套，这些“束缚”却能给检验人员创造最安全的环境。
图5 核酸提取
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PCR扩增技术
经历了复杂费时的前期制备过程，样本终于来到了“奇幻之旅”的关键一站——polymerase chain reaction (PCR)加样区。样本的采样质量如何、核酸提取的质量如何、结果如何都将在此处见分晓。
拿到“身份证”的核酸样本在提取核酸后，需要用检测试剂盒里的特殊试剂来进行cDNA的扩增，使其不断复制并呈指数级增长，这里用到的方法就是PCR（聚合酶链式反应）技术。这是上世纪80年代发展的一项体外核酸扩增技术，可以将目标基因片段于数小时内扩增至百万倍以上，因此也成为当今生命科学研究中最为广泛使用的技术手段之一。
图6 DNA螺旋状分子链
在PCR实验室内凝聚了检验人员大量的辛勤汗水。核酸检测体系制备前需提前配好PCR试剂，有多少份样本就需配制多少份试剂。现有仪器在开盖、加样的速度与精度上并不算完美，因此遇上大样本筛查只能靠检验人员的手工操作。检测人员将提取出来的核酸转移到提前配好的PCR试剂中，由于移液量大概仅一滴水四分之一的量，因此这一过程需严格精确地操作，每一步都必须十分谨慎。
我们要如何理解“扩增”呢？如果把从样本提取出来的核酸看作是一块土地，要想知道里面是否含有新冠病毒（种子），直接的方法是给土地里加点水和肥料（试剂），让种子的数量不断增长。微量的样本是不容易检测的，但是要让样本增长变多，就方便检测出来。
图7 PCR扩增仪
上机扩增需要1-2个小时，仪器一旦启动扩增程序，也就意味着“开弓没有回头箭”，中间不能有停顿，必须要等这一批的结果扩增完成后，才能进行下一批标本的扩增。所以，核酸检测无法随到随测，而且从采样到核酸制备任何一个环节出现问题都可能导致返工重测，从而使报告时间延长。
图8 负压实验室
PCR病毒核酸检测实验室在最近的新型肺炎病毒防控中起到重要作用。PCR实验室要求严格分区，为了防止交叉污染，缓冲间和核心工作间一定要设置为负压，清洁区则设置为常压。通过负压使得空气流动从外向内，不会向外面挤出去，则实验室里的污染就不会扩散，实验室内若有病毒也不会溜出去造成威胁，可以保证外界的安全。对PCR实验室的各实验房间压差控制一定要严格处理，尤其是基因扩增和产物区的气流不能互相串通，以免引起检测提取数据的重叠失效。
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结果分析
扩增结束后，核酸样本的“奇幻之旅”将抵达终点。检测人员最后要对扩增结果进行分析，包括扩增曲线分析、基线设置、查看原始数据和阴阳性质控结果是否在控等等。当阴阳性质控全部在控、确认结果没有假阳性和假阴性后，一份合格的核酸检测报告才正式诞生。检测分析结果出来后，由工作人员将信息录入到查询系统上，大家就可以去平台上查询报告啦。
疫情就是命令，防控就是责任。一份核酸检测报告的生成，其背后原来经历了这么多意想不到的过程。每一位检验工作人员通宵达旦、兢兢业业、恪尽职守，我们因此才能获得及时而准确的核酸检测报告，感谢奋战在抗击疫情第一线的每个人！
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[9]核酸报告是咋出来的？从被捅到出报告，中间发生了啥？[Z/OL]https://mp.weixin.qq.com/s/RTrKd357_H1vg3p5hZKKlw
[10]你看到的新冠核酸检测报告是怎么做出来的？[Z/OL]https://mp.weixin.qq.com/s/OyIr3bZaDJpTYoEVufaORw
[11]一图读懂|你的核酸报告是如何诞生的[Z/OL].https://mp.weixin.qq.com/s/BHOMBB4QsAXSelVFkxLKdQ
作者简介
冯梓阳，清华大学电子系21级硕士研究生，研究方向为芯片算法。
庄伟建，清华大学电机系21级博士研究生，研究方向为高压直流输电技术。
刘轩，清华大学电机系21级硕士研究生，研究方向为自均压材料。
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编辑 | 利君婷
审核 | 陈星安 李 波 蔡世杰