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在P3实验室, 新冠病毒被这样“揪出来”
作者:佚名    文章来源:科技日报    点击数:    更新时间:2020/3/12

  近日,武汉,检测人员在对采集来的样本进行标本信息核对。新华社记者 程敏摄

  在广东省第二人民医院P3实验室标本处理间内,研究人员正进行开盖加样和核酸提取。受访者供图

  核酸检测是确诊新冠肺炎的“金标准”,而检测流程中的每一个环节都是精细活,容不得半点马虎。

  “这里是与病毒‘零距离’接触的地方,整个实验室完全密封,室内处于负压状态,我们喜欢用‘三流’来形容它,即人流、物流、气流的单向流动,确保在里面的污染物不会泄漏到外面而造成污染。”广东省第二人民医院P3实验室主任林剑国说。而他说的“这里”指的就是P3实验室(生物安全防护三级实验室)。广东省第二人民医院每天400多份新冠病毒核酸检测就是在这里开展的。

  现在,让我们揭开广东省第二人民医院P3实验室的神秘面纱,看看在这里病毒究竟是怎样被“揪出来”的?

  检测流程每个环节都是精细活

  核酸检测是确诊新冠肺炎的“金标准”,而检测流程中的每一个环节都是精细活,容不得半点马虎。

  实验室内的检测流程可分为5个步骤:样本进入“传递窗”—灭活处理—开盖加样和核酸提取—扩增反应判断结果—高压灭菌。

  第一步,采集的检测样本如咽拭子或肛拭子,在进入P3实验室前就得先进入一个特殊的窗口——“传递窗”,这个窗口也叫Air Lock,空气锁,顾名思义,与空气有关。这个传递窗有不能同时打开的双重门,保证传递样本时带进去的空气被隔离在双重门中,确保实验室外的环境不受污染。这也是“三流”中“物流”,样本从这里开启了其在实验室中短暂的一生。

  第二步,样本在水浴箱经半个小时56℃的高温灭活,使病毒蛋白不再有生理活性,失去感染、致病和繁殖能力,使实验员在对样本进行检测时相对安全,但是病毒蛋白的基因序列并没有受到影响。

  第三步,进行开盖加样和核酸提取。

  第四步,提取的核酸送到核酸检测室内,就要上仪器了。提取的核酸加入扩增试剂中,通过荧光PCR仪进行RT-PCR反应,先将提取的核酸逆转录成DNA,再以DNA为模版,对特定位点进行扩增,利用不同的温度进行变性、退火和延伸,每个循环采集荧光值,45个循环后绘制荧光曲线,用时约110分钟,实验员根据荧光曲线分析判断结果的阴性和阳性。

  第五步,实验过程产生的污物通过高压灭菌后,按相关普通医疗垃圾处理。“物流”在这里就结束了。

  检测结果经历重重比对与复核

  任何一个环节出现问题都可能导致检测结果差错。因此,为保障检测的质量,检测结果将经历重重的比对与复核。

  据介绍,检测质量的保障措施在检测前就已经开始了,样本采集的医务人员必须经过严格的培训和考核才能上岗,样本的质量与采集的技术密切相关,每个动作流程都必须按规定进行,样本采集完成后的护送工作也需按照严密的程序,由专人专道配送到实验室。

  在检测过程中,实验员始终保持谨慎的态度进行每一次测试,不错过任何一个可疑样本,针对可疑样本,还会选用不同的试剂进行复核确定;其次,按照流程,每进行一批实验,均会随机插入三个以上空白对照,针对阳性样本还会进行病毒基因的测序比对,以防止“假阳性”的出现。

  检测后,实验室还会定期随机抽取检测样本送到第三方实验室进行检测,对数据进行对比分析,同时实验室也会参加卫生主管部门和广东省临床中心的室间质评,保障检测的准确性。

  病毒“侦察兵”业务过硬又英勇

  在操作中,实验员面对眼前的样本,需要“一个一个地揭开盖子,进行开盖加样和核酸提取”,这无疑是与病毒的正面交锋。核酸检测的宗旨是高效、有序和安全。其中安全是重中之重,尤其是实验员的安全。

  因此实验员要进入P3实验室,首先应在清洁区内穿戴中级防护服,通过缓冲间进入实验室负压工作间,在这里进行标本处理,核酸提取及检测,完毕后进行空间、表面消毒,再按顺序脱下防护服,通过淋浴间更衣后,回到清洁区。这些步骤必须严格执行,一个都不能少。

  广东省第二人民医院P3实验室检测团队目前有21人,实行一天三班制。在疫情暴发阶段,为了满足检测需求,缩短检测时间,实验室又在原有团队基础上,从风湿免疫科、血液科等科室的实验室调配了人员。这些病毒“侦察兵”70%以上是硕士以上学历,均经过分子生物学的培训,并拥有多聚酶链反应(PCR)上岗证。

  实验室严格遵照“新型冠状病毒肺炎诊疗方案”及生物安全要求,检测人员需在P3实验室负压密闭的空间里穿着三级防护装备,5个小时不吃不喝,甚至穿戴成人纸尿裤以解决上厕所的问题,随时需要面对因负压差及装备严密导致的头晕、呕吐等症状。

  “与战斗在病房里的医护人员不同,他们藏在实验室里,每天与病毒近距离接触,是人们看不见的‘最前线’。”林剑国说。

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  生物安全防护实验室分几级

  生物安全防护实验室是指实验室的结构和设施、安全操作规程、安全设备能够确保工作人员在处理含有致病微生物及其毒素时,不受实验对象侵染,并保证周围环境不受污染。

  根据所处理微生物及其毒素的危害程度不同,生物安全防护实验室分为四级,一级最低,四级最高。生物安全防护一级实验室一般适用于对健康成年人无致病作用的微生物;二级适用于对人和环境有中等潜在危害的微生物;三级适用于主要通过呼吸途径使人传染上严重的甚至是致死疾病的致病微生物或其毒素;四级适用于对人体具有高度的危险性,通过气溶胶途径传播或传播途径不明、尚无有效疫苗或治疗方法的致病微生物或其毒素。

  20世纪80年代,为了研究流行性出血热病毒的传播机制,我国修建了第一个P3实验室。2003年暴发的SARS疫情,是我国高等级生物安全实验室发展的一个分水岭。SARS暴发后,我国发布了国家生物安全实验室建设体系规划。一批P3实验室投入运行,并建成了P4实验室。

  2015年1月31日,我国首个P4实验室、中科院武汉国家生物安全实验室在武汉竣工。2018年1月4日,实验室通过国家卫计委(现国家卫健委)高致病性病原微生物实验活动现场评估,成为我国乃至亚洲首个正式投入运行的P4实验室。

  当前,全球的P4实验室建设正呈现超速发展的趋势。这与全球化时代的烈性传染病危险有关,也与国家生物安全战略有关。据不完全统计,全球已知有22个国家和地区的60个机构拥有P4实验室。但由于P4实验室相关内容涉及国家生物安全核心机密,所以一些国家并未公开数据。

  经过这些年的发展,目前我国已有几十家P3、P4实验室,为我国烈性与重大传染病防控、生物防范和产业发展作出了重要贡献。(记者 龙跃梅 通讯员 陈淑华 王 蒙)

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