常见病毒检测方法的准确性
- 核心概念:
名称 | 含义 | 举例 |
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灵敏度(True Positive Rate) | 检测出真正阳性的能力(不漏掉感染者) 也叫“检出率”或“阳性一致率” | 如果 100 个感染者中检测出 80 个阳性 → 灵敏度是 80% |
特异性(True Negative Rate) | 检测出真正阴性的能力(不误报健康人) 也叫“阴性一致率” | 如果 100 个健康人中检测出 98 个阴性 → 特异性是 98% |
- 准确性(实际准确性与具体品牌(如某款胶体金)有关):
方法 | 灵敏度 | 特异性 | 解释 |
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胶体金抗原检测 | 60%~80%(数据值和具体方法和环境有关,世卫组织 COVID-19 诊断的优先目标产品概况(“可接受的”敏感性≥ 80%,特异性≥ 97%)) | >95% | 偏低灵敏度,可能漏掉部分感染者;但若阳性,多数是真的 |
胶体金抗体检测 | 70%~90%(取决于感染后的时间) | >90% | 灵敏度略高,但需身体已产生抗体(通常感染后一周才出现) |
PCR 核酸检测 | >95% | >99% | 准确度最高,是病毒检测“金标准”;但需实验室、设备 |
化学发光法(CLIA) | 高 | 高 | 属于高精度自动化免疫检测,用于检测抗体或抗原 |
- 补充说明:
- 抗原检测(如胶体金)检测的是病毒蛋白,在感染初期有效,适合快速筛查;
- 抗体检测 检测的是人体对病毒产生的免疫反应,只能检测“曾经感染”或“感染后期”;
- PCR 检测 直接检测病毒 RNA,灵敏度最高,但费用、时效较高;
- CLIA(化学发光) 属于医院实验室用的高通量平台,用于精确检测抗体/抗原水平。
病毒核酸检测流程
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高纯度RNA获取:
- 因为病毒的遗传物质都是RNA,第一步需要从样本中获取RNA,从不同材料中提取RNA的步骤略有不同,但都遵循“快速裂解、强力灭酶、彻底分离、精准回收、低温保存”等几个步骤,可见生物化学(实验流程) PCR : 植物提取RNA & 电泳评估RNA纯度,现在提取 RNA 已经不需要自己配置繁琐的化学试剂,大多数实验室都使用商业化的“RNA 提取试剂盒”。
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RNA → 杂交链 → ss-cDNA → ds-cDNA
- PCR扩增依赖于DNA双链的热解特性,所以需要从RNA获得双链DNA。
- 获取双链DNA(ds-cDNA)的流程与普通PCR流程类似,详见生物化学(仪器设备)PCR 获取DNA模板 :样本准备 & 病毒逆转录RNA➜cDNA & 试剂相关。
- PCR的流程中需要的重要材料之一就是引物,其为 DNA 聚合酶提供“启动点”,定义了 PCR 扩增产物的两端,详见生物化学 PCR(聚合酶链式反应)引物 制造(固相磷酰胺化学法) & 购买 & 存储。
- 注: 自然界的病毒就存在逆转录过程,如果能够利用其进行逆转录,就能简化获取cDNA的流程了(可控性和安全性存在问题)。另外常见的mRNA疫苗中的病毒载体(Viral Vector)就是借用病毒“感染 + 逆转录”能力,把想要的基因送进细胞,用于表达或编辑。
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PCR反应设备:
- PCR的反应的主要流程就是将所有反应物质混合并进行按计划的加热和降温并进行反应,开源社区有很多PCR反应器,其中生物化学(仪器设备)PocketPCR:超便携口袋式设计、全部开源、可3D打印的 聚合酶链式反应设备通过“热敏电阻 + PID 算法 + 加热器 + 风扇”实现高精度闭环温控。
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电泳:
- 获取DNA之后需要进行DNA的电泳,以确定DNA片段的分子量,并进而确定是否存在某种生物的遗传物质。过程详见生物化学(实验流程) PCR聚合酶链式反应: DNA 凝胶电泳实验原理 & 实验流程方法 & 实操建议笔记。电泳设备详见生物化学(仪器设备) PCR DNA 凝胶电泳设备 :获取或自制方案 & DNA样品染料 & 凝胶 & 染料。
安全提醒
- HIV 实验涉及 生物安全二级防护(BSL-2),应在合规实验室进行;
- 血液样本具有传染性,操作需戴双层手套、使用专用移液器;
- 若用于诊断,必须遵守国家医疗法规(科研用途≠医疗诊断);
- 更多安全提醒详见对应链接。
CG
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《艾滋病防治条例》规定,患者有义务将自己患有艾滋病的病情告知其性伴侣。若未告知,致使配偶或性伴感染艾滋病病毒,需承担相关法律责任。
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https://www.bioz.com/result/hiv%201%20gag%20reverse%20primer/product/Thermo%20Fisher?
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医院与第三方检测服务(不能用于科研引物采购)
医院或疾控中心的 HIV 核酸检测属于 临床诊断用试剂盒,并不出售引物给个人。第三方检测服务(如华大、贝瑞、诺禾,还有一些其他公司)可提供代检测服务。 -
Bustin S. (ed) (2004) A-Z of Quantitative PCR.IUL Biotechnology Series, International University Line, La Jolla, California.