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在P3實驗室, 新冠病毒被這樣“揪出來”
2020-03-12 07:27:05 來源: 科技日報
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  近日,武漢,檢測人員在對採集來的樣本進行標本信息核對。新華社記者 程敏攝

  在廣東省第二人民醫院P3實驗室標本處理間內,研究人員正進行開蓋加樣和核酸提取。受訪者供圖

  核酸檢測是確診新冠肺炎的“金標準”,而檢測流程中的每一個環節都是精細活,容不得半點馬虎。

  “這裏是與病毒‘零距離’接觸的地方,整個實驗室完全密封,室內處于負壓狀態,我們喜歡用‘三流’來形容它,即人流、物流、氣流的單向流動,確保在裏面的污染物不會泄漏到外面而造成污染。”廣東省第二人民醫院P3實驗室主任林劍國説。而他説的“這裏”指的就是P3實驗室(生物安全防護三級實驗室)。廣東省第二人民醫院每天400多份新冠病毒核酸檢測就是在這裏開展的。

  現在,讓我們揭開廣東省第二人民醫院P3實驗室的神秘面紗,看看在這裏病毒究竟是怎樣被“揪出來”的?

  檢測流程每個環節都是精細活

  核酸檢測是確診新冠肺炎的“金標準”,而檢測流程中的每一個環節都是精細活,容不得半點馬虎。

  實驗室內的檢測流程可分為5個步驟:樣本進入“傳遞窗”—滅活處理—開蓋加樣和核酸提取—擴增反應判斷結果—高壓滅菌。

  第一步,採集的檢測樣本如咽拭子或肛拭子,在進入P3實驗室前就得先進入一個特殊的窗口——“傳遞窗”,這個窗口也叫Air Lock,空氣鎖,顧名思義,與空氣有關。這個傳遞窗有不能同時打開的雙重門,保證傳遞樣本時帶進去的空氣被隔離在雙重門中,確保實驗室外的環境不受污染。這也是“三流”中“物流”,樣本從這裏開啟了其在實驗室中短暫的一生。

  第二步,樣本在水浴箱經半個小時56℃的高溫滅活,使病毒蛋白不再有生理活性,失去感染、致病和繁殖能力,使實驗員在對樣本進行檢測時相對安全,但是病毒蛋白的基因序列並沒有受到影響。

  第三步,進行開蓋加樣和核酸提取。

  第四步,提取的核酸送到核酸檢測室內,就要上儀器了。提取的核酸加入擴增試劑中,通過熒光PCR儀進行RT-PCR反應,先將提取的核酸逆轉錄成DNA,再以DNA為模版,對特定位點進行擴增,利用不同的溫度進行變性、退火和延伸,每個循環採集熒光值,45個循環後繪制熒光曲線,用時約110分鐘,實驗員根據熒光曲線分析判斷結果的陰性和陽性。

  第五步,實驗過程産生的污物通過高壓滅菌後,按相關普通醫療垃圾處理。“物流”在這裏就結束了。

  檢測結果經歷重重比對與復核

  任何一個環節出現問題都可能導致檢測結果差錯。因此,為保障檢測的質量,檢測結果將經歷重重的比對與復核。

  據介紹,檢測質量的保障措施在檢測前就已經開始了,樣本採集的醫務人員必須經過嚴格的培訓和考核才能上崗,樣本的質量與採集的技術密切相關,每個動作流程都必須按規定進行,樣本採集完成後的護送工作也需按照嚴密的程序,由專人專道配送到實驗室。

  在檢測過程中,實驗員始終保持謹慎的態度進行每一次測試,不錯過任何一個可疑樣本,針對可疑樣本,還會選用不同的試劑進行復核確定;其次,按照流程,每進行一批實驗,均會隨機插入三個以上空白對照,針對陽性樣本還會進行病毒基因的測序比對,以防止“假陽性”的出現。

  檢測後,實驗室還會定期隨機抽取檢測樣本送到第三方實驗室進行檢測,對數據進行對比分析,同時實驗室也會參加衛生主管部門和廣東省臨床中心的室間質評,保障檢測的準確性。

  病毒“偵察兵”業務過硬又英勇

  在操作中,實驗員面對眼前的樣本,需要“一個一個地揭開蓋子,進行開蓋加樣和核酸提取”,這無疑是與病毒的正面交鋒。核酸檢測的宗旨是高效、有序和安全。其中安全是重中之重,尤其是實驗員的安全。

  因此實驗員要進入P3實驗室,首先應在清潔區內穿戴中級防護服,通過緩衝間進入實驗室負壓工作間,在這裏進行標本處理,核酸提取及檢測,完畢後進行空間、表面消毒,再按順序脫下防護服,通過淋浴間更衣後,回到清潔區。這些步驟必須嚴格執行,一個都不能少。

  廣東省第二人民醫院P3實驗室檢測團隊目前有21人,實行一天三班制。在疫情暴發階段,為了滿足檢測需求,縮短檢測時間,實驗室又在原有團隊基礎上,從風濕免疫科、血液科等科室的實驗室調配了人員。這些病毒“偵察兵”70%以上是碩士以上學歷,均經過分子生物學的培訓,並擁有多聚酶鏈反應(PCR)上崗證。

  實驗室嚴格遵照“新型冠狀病毒肺炎診療方案”及生物安全要求,檢測人員需在P3實驗室負壓密閉的空間裏穿著三級防護裝備,5個小時不吃不喝,甚至穿戴成人紙尿褲以解決上廁所的問題,隨時需要面對因負壓差及裝備嚴密導致的頭暈、嘔吐等症狀。

  “與戰鬥在病房裏的醫護人員不同,他們藏在實驗室裏,每天與病毒近距離接觸,是人們看不見的‘最前線’。”林劍國説。

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  生物安全防護實驗室分幾級

  生物安全防護實驗室是指實驗室的結構和設施、安全操作規程、安全設備能夠確保工作人員在處理含有致病微生物及其毒素時,不受實驗對象侵染,並保證周圍環境不受污染。

  根據所處理微生物及其毒素的危害程度不同,生物安全防護實驗室分為四級,一級最低,四級最高。生物安全防護一級實驗室一般適用于對健康成年人無致病作用的微生物;二級適用于對人和環境有中等潛在危害的微生物;三級適用于主要通過呼吸途徑使人傳染上嚴重的甚至是致死疾病的致病微生物或其毒素;四級適用于對人體具有高度的危險性,通過氣溶膠途徑傳播或傳播途徑不明、尚無有效疫苗或治療方法的致病微生物或其毒素。

  20世紀80年代,為了研究流行性出血熱病毒的傳播機制,我國修建了第一個P3實驗室。2003年暴發的SARS疫情,是我國高等級生物安全實驗室發展的一個分水嶺。SARS暴發後,我國發布了國家生物安全實驗室建設體係規劃。一批P3實驗室投入運行,並建成了P4實驗室。

  2015年1月31日,我國首個P4實驗室、中科院武漢國家生物安全實驗室在武漢竣工。2018年1月4日,實驗室通過國家衛計委(現國家衛健委)高致病性病原微生物實驗活動現場評估,成為我國乃至亞洲首個正式投入運行的P4實驗室。

  當前,全球的P4實驗室建設正呈現超速發展的趨勢。這與全球化時代的烈性傳染病危險有關,也與國家生物安全戰略有關。據不完全統計,全球已知有22個國家和地區的60個機構擁有P4實驗室。但由于P4實驗室相關內容涉及國家生物安全核心機密,所以一些國家並未公開數據。

  經過這些年的發展,目前我國已有幾十家P3、P4實驗室,為我國烈性與重大傳染病防控、生物防范和産業發展作出了重要貢獻。(記者 龍躍梅 通訊員 陳淑華 王 蒙)

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