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探秘CDC病毒实验室:病毒检测的猫鼠游戏

日期:2013-08-19 00:00:00

SARS、甲流、禽流感、登革热一场接一场的疫情,让病毒这个以核酸(DNA或RNA)为基础的微生物令人恐惧。如何查找、发现这个比细菌还微小,以纳米为单位计量的微生物?在经历了本地出现登革热感染零散病例、省内出现H7N9人感染禽流感病例后,南都记者走入广州市疾病预防控制中心病毒实验室。中心病毒免疫科科长狄飚,带记者探寻医学工编辑与微观生物之间的猫鼠游戏过程。

第一步:样本采集

今年5月份,在全国都对H7N9人感染禽流感严阵以待时,广州增城的一只鸡差点让CDC实验室工作人员脑中的那根弦绷断。农业部门对市场上的鸡进行检测时,在增城的其中1份鸡样品中检出疑似H7亚型禽流感病毒。在收到消息后,疾控中心传染病防疫科、应急科就介入进行取样和检测。

由于采集的是环境样本,去合适的地方、位置采集到合适的对象显得尤其重要。“对于人感染禽流感而言,一线采样人员会从关押鸡、鸭、鹅三禽的笼子上、羽毛、砧板、粪便、三禽的泄殖腔取合适的样本送回检查。”狄飚表示,在平时例行对城市流感进行动态监测时,每周实验室要做的流感样分析为60-80份,但在严防 H7N9人感染禽流感时,实验室一天就要做200份样品检测。

对于换衣病例的病毒样品采集,则主要靠接洽医院的主动送检。不同的病毒性疾病,医院采样的目标部位、成分都不尽相同。比如说登革热,采集的是患者的血液样本,因为这种病毒是在血液中的;而流感、禽流感等呼吸道病毒,则是采咽部的样品。

第二步:分离血清

狄飚告诉记者,在疾控中心实验室内,对每种致病病毒,都有其相对应的首选检验方法。直接的查找是其中一种常用方法,但科学家们也会根据病毒性疾病容易在人体内产生特异的抗体这一特性,倒推人们是否患上某种病毒性疾病。例如,检测患者是否感染登革热,首选的方法是测定标本中的登革热抗体,麻疹、风疹也是测抗体。

当疑似带有登革热病毒的血液标本送到实验室后,首先就是在实验室里把血清分离出来,分装到多个试管里,编号后放进零下30摄氏度的专用冰箱里,利于今后实验使用。

第三步:试剂追查

随后才是验明正身的阶段。取一管血清,使用试剂与这管血清样本进行检测。实验室将这种复杂的试验方法取名叫酶联免疫吸附试验,简单点说就是将一致的抗原或抗体吸附在反应板上,然后打上特殊的标记,并通过一系列严谨的实验室手段加以处置。当然这一切实验室操作,都需要在安全的操作台上进行,操作台有物理格挡,仅容双手进台操作不说,台下还会向上鼓出空气,将可能存在的微小病毒,吹往上方。

“从血液样本进入实验室到最后得出结果,整个过程只需要3个小时左右。”狄飚表示,在试剂与样本发生反应后看酶标仪的指数就能得知结果。若结果为阴性,则皆大欢喜。若为阳性,不能直接下定论,还要根据病人的信息来判断是否为真的阳性。

直接查毒:利用微观世界的天文望远镜

除了抗体检测方式,要快速发现样本是否被病毒攻击,被何种病毒攻击,实验室科学家们只能采取核酸检测这种简单、粗暴(对病毒而言)但高效的方法了。

这种方法,第一步基本雷同,那就是借助通用型试剂,使用离心机等设备,将样品内所有核酸全部提取出来。

病毒很多,所以要对第一步提纯的核酸进行分装。怀疑是流感的,要放一份流感通用试剂(顾名思义,其能对绝大部分已知病毒性流感产生阳性反应),高度怀疑是 H 3系流感,放入一份特别试剂,随后H 5、H 7、H 9以此类推,怀疑是禽流感,再加H 5N 1、H 7N 9的特异性试剂,怀疑冠状病毒,再添加对应试剂。每人分的试剂采购价约为50元,而用于公共卫生的实验室检测,全部由财政予以解决。正是用这一方法,2006年,广州在一名禽流感患者身上得出了H 5N 1病毒阳性报告。

与不同试剂组合完毕,下一步的工作就需要借助先进的检测设备了———荧光PCR仪,每台这样的仪器,能同时检测96个样品。“这个仪器的作用,实际上就是微观检测中的天文望远镜,放大数千万倍的那种。就是将检测样本的病毒进行扩增。机器每运转一个周期,就能扩增N倍,到了试验结束,样品能被扩增数千万倍,随后在关联的计算机上得出实验数据。阴性、阳性一目了然。”

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