不同检测系统对新型冠状病毒核酸的检测结果分析

DOI:
10.13602/j.cnki.jcls.2020.11.06
·新型冠状病毒肺炎·
不同检测系统对新型冠状病毒核酸的检测结果分析
作者简介:
崔蕾蕾,1980年生,女,副主任技师,硕士,研究方向为微生物免疫学和分子生物学,E mail:85471626@qq.com。崔蕾蕾,夏爱华,王伟,邵可可(盐城市第一人民医院检验科,江苏盐城224001)
摘要:目的 评价不同检测系统对新型冠状病毒(2019 nCoV)核酸的检测能力差异,为选择2019 nCoV核酸检测试剂提供指
导。方法 用本实验室在用的提取试剂、扩增试剂及扩增仪组合成8个检测系统,分别对国家卫生健康委临床检验中心2019 nCoV室间质评发放的12个样本进行检测。结果 纳入统计指标的10个样本中,有5个2019 nCoV阴性样本,
8个检测系统对5份阴性样本均为未检出,与预期结果相符,另5份2019 nCoV阳性样本中,8个检测系统均未检出202010(128copies/mL),均
检测出202004、202008、202011。对202002(640copies/mL)弱阳性样本,只有B及D2个检测系统检出,其余均未检出。B及
D检测系统扩增试剂均为e扩增试剂,检测的符合率总体优于f扩增试剂。N区的阳性率高于ORF区,样本2019 nCoV拷贝数
越低,这一现象越显著。A D检测系统检测到的ORF1ab基因的阳性率高于E H检测系统,
A D检测系统均使用的是b快速提取试剂,而E H检测系统使用的是a提取试剂,提取试剂的提取效率对检测结果影响较大。结论 在关注扩增试剂检测性能的前提下,也要关注核酸提取试剂的提取效率,尽量选择配套试剂。如选择非配套试剂,要做好试剂比对,确保检测结果的准确性及一致性。此外,还要重视人员培训,提高检测人员操作技能。关键词:新型冠状病毒;核酸检测;核酸提取;检测系统
中图分类号:
R446.6    文献标志码:AAnalysisof2019novelcoronavirus
nucleicaciddetectionresultsbydifferentdetectionsystems
CUILeilei,XIAAihua,
WANGWei,SHAOKeke
(DepartmentofLaboratoryMedicine,theFirstPeople′sHospitalofYanchengCity,Yancheng224001,Jiangsu,China)
Abstract:Objective Toevaluatethedifferenceofdetectionabilityofdifferentdetectionsystemsfor2019novelcoronavirus(2019 nCoV),andprovideguidancefortheselectionof2019 nCoVnucleicaciddetectionreagentsinourlaboratory.Methods Eightdetectionsystemsthatwerecomposedofdifferentextractionreagents,amplificationreagentsandamplificationinstrumentsusedinourlaboratorywe
reestablished.Then,12samplesissuedbyNationalCenterofClinicalLaboratoriesfortheexternalqualityassessmentof2019 nCoVweredetectedbythesedetectionsystems,respectively.Results Atotalof10sampleswereperformedstatisticalanalysis.Amongthem,5werenegativefor2019 nCoV,andastheexpected,thedetectionresultsof8detectionsystemswereallnegative.A mongtheother5sampleswithpositive2019 nCoV,thenegativeresultofsample202010(128copies/mL)andthepositiveresultsofsamples202004,202008and200211werereportedbyallof8detectionsystems.However,thepositiveresultofsample202002(
640copies/mL)wasonlyreportedbyBandDdetectionsystems,andtheother6detectionsystemsdidn′tdetect.TheamplificationreagentsofBandDdetection
systemswerefromamplificationreagente,whichamplificationperformancewasbetterthanthatofampli ficationreagentf.ThepositiverateofNregionwashigherthanthatofORFregion.Thelowerthecopynumberof2019 nCoVwas,the
moresignificantthisphenomenonwas.ThepositiveratesofORF1abgenedetectedbyA DdetectionsystemswerehigherthanthatofE Hdetectionsystems.TheextractionreagentsofA Ddetectionsystemswerefromrapidextractionreagentb,
whilethoseofE Hdetec tionsystemsfromextractionreagenta.Theextractionefficiencyoftheextractionreagenthadagreatimpactonthedetectionresults.Conclusion Onthepremiseofpayingattentiontothedetectionperformanceofamplificationreagents,
weshouldalsopayattentiontotheextractionefficiencyofnucleicacidextractionreagents.Matchingreagentsshouldbeselectedasfaraspossible.Ifnon matchingre agentsareselected,reagentscomparisonshouldbedonetoensuretheaccuracyandconsistencyofdetectionresults.Inaddition,
weshouldregardpersonneltrainingandtrytoimprovetheoperationskillsofdetectionpersonnel.Keywords:2019novelcoronavirus;nucleicaciddetection;
nucleicacidextraction;
detectionsystem
核酸检测是新型冠状病毒肺炎(coronavirus
disease2019,COVID 19)
确诊的重要手段。常用的核酸检测方法有实时荧光RT PCR、转录介导的恒温扩增、高通量测序、PCR-飞行时间质谱、PCR-基因芯片[1 2
]。为了解我国新型冠状病毒(2019novel
coronavirus,2019 nCoV;
国际病毒分类委员会将2019 nCoV
命名为SARS CoV 2)核酸检测的开展现
状及质量状况,帮助临床实验室发现检测中存在的问题并进行改进,使得核酸检测在疾病防控工作中更好地得到应用,国家卫生健康委临床检验中心于2020年3月16日—24日开展了2019 nCoV核酸检测室间质量评价活动,本实验室参加了此次室间质
评活动,并用本实验室使用的2种品牌提取仪、2种扩增试剂及2台扩增仪组合出的8个检测系统对质评标本进行检测,以了解不同检测系统的检测能力差异,为实验室选择检测试剂提供指导。
蹭蹭族
1 材料与方法
1.1 标本来源 国家卫生健康委临床检验中心于
2020年3月16日—24日发放的12个2019 nCoV核酸检测室间质量评价样本,编号分别为202001、
202002、202003、202004、202005、202006、202007、
202008、202009、202010、202011、202012。本次室间质评样本均为国家卫生健康委临床检验中心制备,
为基因工程方法制备的噬菌体病毒样颗粒模拟样本,无生物传染危险性。
1.2 仪器与试剂 32通道全自动核酸提取仪
AU1001及磁珠法核酸提取试剂盒(无锡百泰克公司)(a),全自动核酸提取仪SSNP 3000A及磁珠法
核酸快速提取试剂盒(江苏硕世公司)(b),实时荧光定量PCR仪7300Plus(美国ABI公司)(c),实时荧光定量PCR仪CFX96(美国Bio Rad公司)(d),
2019 nCoV核酸检测试剂盒(荧光PCR法,上海伯杰公司)(e),新型冠状病毒(2019)核酸检测试剂盒
(荧光PCR法,江苏硕世公司)(f)。1.3 方法
1.3.1 RNA提取 用全自动核酸提取仪a及b及配套试剂分别提取12个质评样本,严格按照说明书
进行提取。
1.3.2 核酸扩增 分别用2019 nCoV核酸检测试剂盒e及f,对2种提取仪提取的核酸,分别在扩增
仪c及d上进行扩增,按照试剂盒说明书设置上机的扩增检测参数和程序。由此分成下列检测系统,A:b+f+d;B:b+e+d;C:b+f+c;D:b+e+c;E:a+f+d;F:a+e+d;G:a+f+c;H:a+d+c。1.3.3 质量控制 每批次检测设立1份弱阳性质控及3份阴性质控,阴性质控随机放在临床样本中。弱阳性质控测定为阳性,3个阴性质控结果全部为阴性,视为在控,否则为失控,不可发出报告,应立即分析原因,必要时需重新检测。1.3.4 结果分析与报告
1.3.4.1 基线与阈值设定 根据分析后的荧光曲线进行参数的微调,基线取6~15个循环的荧光信号
(每个检测批次最先起跳的荧光曲线起跳前1~2个循环处),阈值设定以阈值线刚好超过阴性质控检测荧光曲线的最高点。
1.3.4.2 结果分析 有内标的试剂盒,先分析内标通道是否有扩增曲线,若有,表示本次检测结果有
效,可进行结果的分析;若待检靶基因通道检测到典型S型扩增曲线,且Ct≤设定阈值,表示该靶基因“检出”;若“待测靶基因”通道未检测到典型S型扩增曲线,或Ct>设定阈值,表示该靶基因“未检出”。若内标通道未检出Ct或Ct>设定值,表示本次检测样本浓度太低或者有干扰抑制反应,须重新检测。
1.3.4.3 结果判断 要确认某病例为阳性,须满足以下条件:同一份标本中2019 nCoV至少2个靶标
(ORF1ab/N/E)实时荧光RT PCR检测结果均为阳性。如1个靶基因阳性或检测结果落在设置的灰区内,标本需进行复测或选用另1种试剂再测,如结果仍然可疑则须重新采样(不同部位或不同样本类型)进行检测。2种试剂结果判断标准见表1。
表1 不同核酸检测试剂结果判断标准
标准试剂f试剂e
阳性判断标准ORF1ab和N区Ct值≤37,且有明显的S型扩增曲线扩增曲线呈S型,且Ct值≤35
阴性判断标准ORF1ab和N区无扩增曲线或Ct值>40,且内对照有扩增曲线Ct值>38或未检出,且内对照有扩增曲线
可疑判断标准ORF1ab和N区,有1个通道结果Ct值≤37,其他1个通道检测结果37<Ct≤40,或2个通道结果37<Ct≤40,且有明显的S
型扩增曲线ORF1ab和N区,有1个通道结果Ct值≤35,其他1个通道检测结果35<Ct≤38,或2个通道结果35<Ct≤38,
且有明显的S型扩增曲线
复检规则复检结果Ct值仍然在37~40范围,曲线呈标准S型且有明显指数增长期,则可判样品为2019新型冠状病毒(2019 nCoV)阳性;
复检均为阴性可判断为未检测到2019新型冠状病毒
(2019 nCoV)RNA复检结果Ct值仍然在35~38范围,曲线呈标准S型且有明显指数增长期,则可判样品为2019新型冠状病毒(2019 nCoV)阳性;复检均为阴性可判断为未检测到2019新型冠状病毒(2019 nCoV)RNA
2 结果
2.1 提取试剂b提取核酸的检测结果 提取试剂b提取的核酸分别用扩增试剂e和f,在扩增仪c及d
上进行扩增,检测结果Ct值见表2。2.2 提取试剂a提取核酸的检测结果 提取试剂a提取的核酸分别用扩增试剂e和f,在扩增仪c及d
上进行扩增,检测结果Ct值见表3。
表2 快速提取试剂b提取核酸的Ct值
样本号
扩增仪d
试剂扩增(系统A)
ORF1ab
Ne试剂扩增(系统B)
ORF1ab区N区
扩增仪c
试剂扩增(系统C)
ORF1ab
Ne试剂扩增(系统D)ORF1ab区N区
20200100000000202002042.07/0036.89/35.98
00037.11/37.45
2020030
000
0020200443.08/038.42/36.17
036.80/35.92
39.98/40.02
37.27/37.69
035.6/35.87
2020050000000020200600000000202007000
0000020200838.37/38.04
34.63/33.73
38.21/37.89
35.42/34.98
38.87/38.46
35.39/35.19
36.6/36.89
34.6/34.65
202009000000002020100000000020201137.99/36.18
32.27/32.15
37.10/38.02
33.46/33.89
36.7533.2835.47/35.67
33.38/33.46
202012
表3 提取试剂a提取核酸的Ct值
样本号
宪政经济学
试剂扩增(系统E)
中国政局ORF1ab
Ne试剂扩增(系统F)ORF1ab区N区
试剂扩增(系统G)
世界湿地大会ORF1ab
Ne试剂扩增(系统H)
ORF1ab区N区
202001000000002020020000000020200300000000202004036.42/36.76
037.66/37.98
035.83/36.65
037.15/37.87
20200500000000202006000000002020070
0000
00020200839.59/39.63
34.71/34.58
036.38/36.74
39.18/39.97
37.19/37.89
036.48/36.34
202009000000002020100000000020201144.57/40.71
33.58/33.82
033.03/33.65
034.57/34.74
034.07/34.76
202012
化学学报
2.3 
各检测系统实际检测结果 12个室间质评样本中,202003及202009未纳入统计指标,其余10个样本的预期检测结果为5份2019 nCoV阳性,5份2019 nCoV阴性。8个检测系统实际检测结果见表4。8个检测系统均检测出202004、202008、
202011,均未检出202010(128copies/mL);对202002(640copies/mL)
只有B及D2个检测系统检出,
其余均未检出。表4 各检测系统实际检测结果与预期检测结果比较
样本号2019 nCoV
预期结果成分
浓度
(copies/mL)各检测系统实际检测结果A
CDEFG
202001
阴性SARS3.0×10
阴性阴性阴性阴性阴性阴性阴性阴性202002
阳性2019 nCoV640
阴性阳性阴性阳性阴性阴性阴性阴性202004阳性2019 nCoV3.2×103
阳性阳性阳性阳性阳性阳性阳性阳性202005阴性
PBS—
阴性阴性阴性阴性阴性阴性阴性阴性202006
阴性NL631.6×106
阴性阴性阴性阴性阴性阴性阴性阴性202007
阴性HKU1/229E9.4×105/2.7×106阴性阴性阴性阴性阴性阴性阴性阴性202008阳性2019 nCoV1.6×104阳性阳性阳性阳性阳性阳性阳性阳性202010阳性2019 nCoV128
阴性阴性阴性阴性阴性阴性阴性阴性202011阳性2019 nCoV8.0×104
阳性阳性阳性阳性阳性阳性阳性阳性202012阴性
MERS/OC43
1.0×104/1.0×106
阴性
阴性
阴性阴性阴性阴性
阴性
阴性
2.4 
不同检测系统对阳性结果各靶区域的检测情况 2种扩增试剂扩增的靶区域相同,均为ORF1ab及N基因,8个检测系统对2个靶区域的检测结果见表5、表6。N基因的检测发现,
8个检测系统对于病毒载量高的样本的检测能力相同,主要区别在
于对病毒拷贝数低的样本的检测能力存在差异,
及D检测系统优于其他检测系统,起主导作用的主要是B及D2个检测系统所使用的e扩增试剂的检测能力优于A及C检测系统所使用的f扩增试剂。对于ORF1ab基因检测发现,A D检测系统检测到的ORF1ab基因的阳性率高于E H检测系统,A D检测系统均使用的是b快速提取试剂,而E H检测系统使用的是a提取试剂,提取试剂的提取效率对检测结果影响较大。
表5 不同检测系统阳性结果的ORF1ab靶区域检测情况样本号ABCDEFGH202002--------
202004--+-----
202008+++++-+-
202011++++----表6 不同检测系统阳性结果的N靶区域检测情况
样本号ABCDEFGH202002-+-+----
202004++++++++
202008++++++++
202011++++++++
3 讨论
  本次室内质评的5份阳性样本中,要求实验室能够检出202011(8×104copies/mL)、202008(1.6×
104copies/mL)、202004(3.2×103copies/mL)、
202002(640copies/mL)4个浓度水平的样本。8个检测系统均检测出202004、202008、202011;主要的
问题存在于对640copies/mL弱阳性样本检出能力。由于202002(640copies/mL)病毒拷贝数均低于f扩增试剂及e扩增试剂的检测下限,8个检测系统中,只有B及D2个检测系统检出,其余均未检出。
B及D检测系统中,提取试剂均为b快速提取试剂,扩增试剂均为e扩增试剂,扩增仪分别为c及d,提
取试剂及扩增仪相同的A及C检测系统却未检出,说明其差别主要在于扩增试剂不同,2种扩增试剂均使用实时荧光RT PCR法,虽然2种检测试剂声称的分析灵敏度均为1000copies/mL,但从实验结果来看,2种试剂的分析灵敏度存在差异。扩增试剂e各阳性样本检测的符合率总体优于f扩增试剂。导致检测假阴性的原因涉及核酸提取和检测2个过程。
本实验室使用的核酸提取方法为自动化仪器+磁珠提取法,使用的核酸提取试剂种类为2种。2种核酸提取试剂的磁珠吸附效率、用于核酸提取的样本量、洗脱体积也各有不同,因此,即使2种提取试剂磁珠吸附效率相同,提取核酸浓度亦不相同。本实验结果发现,阳性标本经提取试剂b提取的靶基因检出率高于提取试剂a,同时其Ct值亦较a低。目前,多数试剂厂家选择2019 nCoV核酸序列的2个或2个以上的区域进行检测,ORF1ab、N区和E区是常见的检测区域[3]。本实验室使用的2种扩增试剂都是检测ORF1ab、N区,不同靶区域的敏感性也存在差异。本次室间质评样本为ORF区和N区连接在一起的病毒样颗粒,因此ORF和N区的数量完全一致,但是2种扩增试剂对2个区域检测的阳性率差异明显。总的来说,N区的阳性率高于ORF区,病毒拷贝数越低,这一现象越显著。本次室间质评含有5份2019 nCoV阴性样本,主要考核检测的特异性以及是否存在实验室污染。从实验结果来看,8个检测系统对5份阴性样本均为未检出,与预期结果相
符,未发现假阳性,说明本室使用的2种扩增试剂与其他冠状病毒无交叉反应。
本研究使用的样本为基因工程方法制备的噬菌体病毒样颗粒模拟样本,与人体标本基质不同,可能导致不同核酸提取试剂对其处理能力的不同而使得结果产生差异,结果不能完全代表实际检测结果。另外,本研究仅仅对各试剂某一批号的检测能力作了简要比较分析,并且由于样本数量有限,也不能完全代表试剂的总体检测性能。因缺乏2019 nCoV核酸阳性样本,如有条件,应使用阳性样本代替室间质评样本,同时扩大样本数量,进一步对核酸提取试剂的提取质量、检测试剂性能等指标进行有效评价。实验室应尽量选用配套检测系统,如选用非配套系统,应该对配套系统与非配套系统进行比对,确保所选用的检测系统检测结果的准确性。同时,实验室应使用参与核酸提取过程的弱阳性样本和多份(如3份)阴性样本,进行室内质量控制,以有效监测实验室对弱阳性样本的检测能力和实验室污染;还应加强人员实验操作和结果解读能力的培训。
上海公安局长张学兵4 参考文献
[1]王旭东,施健,丁伟峰,等.2019新型冠状病毒核酸检测的研究状况与应用探讨[J].临床检验杂志,2020,38(2):81 84.[2]李晨希,赵呈雪,鲍金凤,等.新型冠状病毒实验室检测技术及其进展[J].临床检验杂志,2020,38(4):276 279.[3]WorldHealthOrganization.Coronavirusdiseas
e(COVID 19)techni calguidance:Laboratorytestingfor2019 nCoVinhumans[EB/OL].(2020 04 27).https://www.who.int/emergencies/diseases/novel coronavirus 2019/technicalguidance/laboratory guidance.
(收稿日期:2020 08 02)
(本文编辑:刘)

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