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荧光定量PCR仪在病原体核酸定量检测中病毒载量监测的应用研究


更新时间:2025/12/04 文章来源:今发布网 浏览:10 编辑:boqinglab 搜索看看

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感染性疾病作为全球公共卫生的重大挑战,其导致的死亡占全球总死亡人数的1/3以上,严重威胁人类健康与公共卫生安全。病毒载量作为评估病原体复制活性、疾病进展程度及治疗效果的核心指标,在感染性疾病诊疗中具有不可替代的作用,例如HIV病毒载量监测可直接指导抗病毒治疗方案调整,HBV病毒载量动态变化与肝硬化、肝癌发生风险密切相关。

传统检测方法如病原体培养、血清学检测等存在耗时久、灵敏度低、难以定量等局限性,无法满足现代医学“早诊断、准治疗、快防控”的需求。荧光定量PCR(qPCR)技术通过实时监测核酸扩增过程中的荧光信号变化,实现了病原体核酸的定性与定量分析,具有灵敏度高、特异性强、检测快速等优势,已成为临床病毒载量监测的“黄金标准”。博清生物科技(南京)有限公司自主研发的BOD-16PE荧光定量PCR仪,融合了实时动态精准温控技术与多通道荧光检测系统,针对移动检测、现场筛查等场景进行优化设计,兼具高通量与便携性特点。

一、材料与方法

(一)仪器与试剂

试验仪器:博清生物荧光定量PCR仪(型号BOD-16PE),配备7寸触控屏、4 色荧光检测通道,16孔反应模块;对照仪器为某品牌荧光定量PCR仪。

试验试剂:HBV、SARS-CoV-2、HIV核酸检测试剂盒(含引物、TaqMan探针、反转录酶、Taq酶等);病毒核酸提取试剂盒(磁珠法);系列浓度病毒核酸标准品(10²~10 copies/μL)。

(二)试验方法

1、检测体系建立

按照试剂盒说明书配置25μL PCR反应体系:2×qPCR Mix 12.5μL,上下游引物(10μmol/L)各0.5μL,荧光探针(10μmol/L)0.3μL,模板核酸5μL,无酶纯水补至25μL。反应程序设置:逆转录(针对RNA病毒)42℃ 15min,预变性95℃ 3min;95℃ 10s,60℃ 30s,40个循环,每个循环结束后收集荧光信号。

2、灵敏度检测

将HBV、SARS-CoV-2、HIV标准品分别进行10倍梯度稀释,浓度范围为10¹~10 copies/μL,每个浓度设置3个复孔,同时设置阴性对照。采用博清生物荧光定量PCR仪进行检测,以3个复孔均能检出荧光信号且Ct值稳定的最低浓度为最低检测限(LOD)。

3、线性范围与扩增效率分析

取10²~10copies/μL的系列标准品,每个浓度设置3个复孔,进行qPCR检测。以标准品浓度的对数为横坐标,对应的Ct值为纵坐标,绘制标准曲线,计算相关系数(R²);根据公式E=(10^(-1/slope)-1)×100%计算扩增效率,其中slope为标准曲线斜率。

4、重复性分析

选取中(10copies/μL)、高(10copies/μL)两个浓度的标准品,每个浓度设置8个复孔,在同一批次内进行检测(批内重复性);连续5天重复检测同一浓度标准品(批间重复性),计算Ct值的变异系数(CV),CV=(标准差/平均值)×100%。

二、结果

(一)灵敏度检测结果

博清生物荧光定量PCR仪对HBV、SARS-CoV-2和HIV的最低检测限分别为10copies/μL、15copies/μL和20copies/μL,均低于临床常规检测阈值(50copies/μL),能够有效检出低载量病毒样本。

(二)线性范围与扩增效率

在10²~10copies/μL浓度范围内,三种病毒的标准曲线相关系数(R²)均≥0.995,扩增效率为90.2%~104.8%,符合临床定量检测要求。典型标准曲线显示,Ct值与病毒核酸起始拷贝数的对数呈良好线性关系。

(三)重复性分析结果

批内重复性试验中,中、高浓度标准品的Ct值变异系数(CV)均<3%;批间重复性试验中,CV值均<5%,表明博清生物荧光定量PCR仪的检测结果稳定性良好。

(四)临床样本验证结果

120例临床样本中,博清生物荧光定量PCR仪与对照荧光定量PCR仪的检测总符合率为96.7%(116/120),其中HBV样本符合率 95.0%(38/40),SARS-CoV-2样本符合率 97.5%(39/40),HIV样本符合率97.5%(39/40)。Kappa检验结果显示,两种仪器的Kappa值为0.94,一致性极强。

三、讨论

病毒载量监测是感染性疾病精准诊疗的核心环节,其检测结果的准确性直接影响治疗方案制定、疗效评估及预后判断。荧光定量PCR技术作为病毒载量检测的主流方法,通过实时监测荧光信号与核酸扩增的同步关系,实现了对病毒核酸的精准定量,其性能优劣取决于仪器的温控精度、光学检测系统灵敏度及软件数据处理能力。

本研究结果显示,博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光定量PCR仪在病毒载量监测中表现出优异的性能:其一,灵敏度高,对HBV、SARS-CoV-2和HIV的最低检测限分别低至10、15和20copies/μL,能够有效捕捉感染初期或治疗后低载量残留病毒,为“功能性治愈”评估提供技术支持,这一性能与进口仪器相当,且满足WHO对病毒载量检测的灵敏度要求;其二,线性范围宽(10²~10copies/μL),相关系数≥0.995,扩增效率稳定在90%~105%,确保了不同浓度病毒样本检测结果的准确性,尤其适用于病毒复制活跃期高载量样本与治疗后低载量样本的动态监测;其三,重复性良好,批内与批间CV值均<5%,符合临床实验室质量控制标准,避免了因检测波动导致的诊疗误判;其四,临床一致性强,与进口仪器的总符合率达96.7%,Kappa值0.94,表明该仪器可有效替代进口设备用于临床常规病毒载量检测。

除核心检测性能外,博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光定量PCR仪的设计优势进一步拓展了其应用场景。该仪器采用7寸触摸屏与菜单式导航界面,无需连接PC即可独立操作,降低了对实验室环境的要求;16孔反应模块兼容八连排管与单管,兼顾了检测通量与样本灵活性;体量轻盈的便携设计使其适用于移动实验室、现场筛查等场景,在突发疫情防控中具有重要价值。此外,该仪器采用长寿命免维护LED光源与4色荧光检测通道,可满足多种病原体联合检测需求,如呼吸道多病毒同步筛查,符合现代医学“一站式检测”的发展趋势。

当前,病毒载量检测面临的主要挑战包括低拷贝样本定量准确性、抑制物干扰及检测时效性等问题。博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光定量PCR仪通过优化温控系统(快速升温速率与精准控温精度)减少了非特异性扩增,结合TaqMan探针的特异性识别,有效降低了样本抑制物的干扰;检测全程仅需2~3小时,较传统培养方法(3~7天)大幅缩短了检测时间,为感染性疾病的早期诊断与及时治疗提供了保障。

本研究的局限性在于样本量相对有限,且未涉及罕见病原体及变异株的检测性能评估。未来可进一步扩大样本规模,探讨该仪器在耐药基因联合检测、新型病原体筛查中的应用;同时可结合数字PCR技术,优化低拷贝样本的定量算法,进一步提升检测精度。

综上所述,博清生物科技(南京)有限公司研发的荧光定量PCR仪在病原体核酸定量检测与病毒载量监测中表现出高灵敏度、高特异性、良好重复性及临床一致性,且具备便携操作、高效快速等优势,为感染性疾病的诊疗与防控提供了可靠的国产技术方案,具有广阔的临床应用前景。


▸文章来源:http://www.boqinglab.com/


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