数字PCR技术能否终结核酸检测“灰区”

郭永（清华大学供图）

目前，新冠疫情仍在全球猖狂肆虐。虽国内新冠疫情防控卓有成效，但在西安、河南、天津、北京等地仍有确诊病例出现，特别是新冠病毒接连出现了德尔塔株、奥密克戎株等变异株，无疑让严峻的防疫形势“雪上加霜”。

实时荧光PCR核酸检测被认为是新冠检测的金标准，但仍有亟须解决的问题，如单基因阳性、灰区样本（Ct37~40）。

此前，也出现过隔离14天为阴性但15天时变为阳性的新冠患者，虽有很多原因，但与检测试剂灵敏度直接相关。

值得一提的是，近日由清华大学医学院教授郭永团队联合多家单位研发的新型冠状病毒（SARS-CoV-2）核酸检测试剂盒（荧光PCR法）获得国家药品监督管理局（NMPA）医疗器械批文（国械注准：20223400015），这有望终结核酸检测的“灰区地带”。

据悉，这是国家药监局批准的首张基于数字PCR技术进行新冠病毒核酸检测的III类医疗器械证书，也是全球首个经评审后正式获批的将数字PCR技术运用于新冠领域的研究成果。

“这意味着这一技术的国产化和自主可控。”郭永表示，该试剂盒采用了第三代PCR技术，灵敏度可达100拷贝/mL，能显著降低阳性漏检情况。“哪怕是样本中微量的新冠病毒，也难逃它的法眼。”

提升核酸检测的“信噪比”

所谓的数字PCR技术（第三代PCR技术）是在之前荧光定量PCR技术（第二代PCR技术）的基础上，借助微流控生物芯片的方式，数字化显示新冠病毒数据，极大提升了核酸检测的“信噪比”。

郭永向记者打个比方，老一辈人家里的电视机经常出现“雪花”，画质模糊稳定性也不高，但现在的液晶电视就不存在这种情况，因为液晶电视的信号是数字信号而不是以前的模拟信号。

“数字PCR能够提高核酸检测的灵敏度和准确性，也是类似的道理。”郭永说，与目前常用的荧光定量PCR相比，数字PCR技术有两个显著优势。

一是无需标准品就可以准确检测病毒的数目。通俗地说，目前的核酸检测技术结果是阳性/阴性，而通过数字PCR技术不仅可以检出阴性/阳性结果，还能知道阳性患者所采集样本里有多少病毒。

二是可进行单分子扩增，有利于低载量病毒的检测。凭借数字PCR技术的高灵敏度就能检测出样本中的微量病毒，在排除疑似病例、密切接触病例，确定是否解除隔离，减少漏检和假阴性样本中发挥至关重要的作用，在荧光定量PCR方法面对微量病毒样本判定模糊时，数字PCR方法或许可以一锤定音。

贯穿诊治评价全过程

针对新冠病毒出现变异株的情况，该试剂盒是否能覆盖变异株？

对此，郭永表示，研发团队已完成相应变异株序列的生物信息分析，并对可能影响试剂检测性能的潜在突变开展了验证实验，取得了良好的结果。

特别值得一提的是，该试剂盒具有每毫升100拷贝的灵敏度。

“双靶标产品灵敏度基本在200~500拷贝/mL，而此次获批的试剂盒是100拷贝/mL，而且是双靶标检测，大大提高了新冠病毒核酸检测的灵敏度，能够检测出每毫升100个病毒量的样本结果。”郭永说，拷贝的数值越小意味着灵敏度越好。并且，研究团队在样本处理和检测流程上有深入研究的空间，从而进一步提高灵敏度。

谈到此次试剂盒获批的意义，郭永表示，之前数字PCR技术以生物医学研究应用为主，此次获批的产品是国际上第一次将这个技术应用于新冠领域并正式走向了临床。

此外，对于整个技术领域而言，基于数字PCR技术的新冠核酸检测试剂正式获批上市可以推动这一技术的更新迭代和快速进步。

“我相信，未来这一技术的发展将会在人类重大疾病防治中发挥越来越重要的作用。”郭永说，试剂盒不仅在核酸检测的前端发挥作用，而且贯穿患者临床诊断治疗、疫苗药物研发和疗效评价的全过程。

专家点评

在实际防疫过程中，实时荧光PCR无法百分百满足防控需求，尤其对从疫区来的人及冷冻货物进行检测，出现了很多比较模糊的结果，而数字PCR技术可以起到一锤定音的作用。

——中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所中心实验室主任马学军

数字PCR技术的高灵敏检测优势不仅仅体现在抗新冠病毒药物的临床效果评估上，还在其他病毒性疾病检测如艾滋病、病毒性肝炎诊疗中，都有非常广泛的应用前景。

——首都医科大学附属北京地坛医院感染临床和研究中心主任张福杰

数字PCR技术是PCR领域的最新进展，通过PCR和微流控技术的结合，可以极大提升PCR的性能，包括定量能力和检测的灵敏度，在生物医药领域和产业领域都具有广泛的应用价值。