科学家们使用基于聚合酶链式反应（PCR）的实验室技术的方法来跟踪和监测SARS-CoV-2的情况，该病毒是导致COVID-19的病毒。

PCR也被用作诊断个人COVID-19的「金标准」测试，它通过一系列的化学反应将DNA片段复制无数次来扩增。

目标DNA序列扩增到能被PCR设备检测到所需的周期数，被称为阈值（Ct），是研究人员和医疗专业人员检测病毒的依据。

然而，并非所有实验室都能得到相同的Ct值（有时也称为「Cq」值），这使得结果之前缺乏可比性。

为了解决这个问题，美国国家标准与技术研究所（NIST）联合多家机构，组成了一个联合研究小组，着眼于将这些Ct值与已知数量的病毒的参考样本集合在一起。

该文章发表在PLOS One杂志上。

SARS-CoV-2是一种RNA病毒，它的遗传物质是单链的，而不是像DNA那样的双链，并且包含一些不同的分子构件，即用尿嘧啶代替胸腺嘧啶。

但是PCR测试只对DNA起作用，实验室首先必须将RNA转化为DNA以筛查COVID-19。在测试中，RNA从患者的样本中分离出来，并与其他成分相结合，包括被称为引物的短DNA序列，以将RNA转化为DNA。

在进行PCR测试时，实验室通常使用Ct值来对COVID-19进行阳性或阴性诊断。实验室通常将一个Ct值设定为「临界值」，如果在一定数量的循环后没有检测到病毒，他们就会对其进行解释，并可以宣布患者为「阴性」。

但是，即使不同的实验室可以用他们的PCR测试准确地检测出病毒，由于他们使用的测试方法和仪器的不同，可能会导致不同的Ct值。

这项研究的共同作者，NIST的研究员Megan Cleveland说：「你可以把它想成是烤饼干，在同一个烤箱里，根据同一个配方，你烤了10分钟的饼干可能会比烤了15分钟的饼干更软，但是如果配方里的东西不一样，如果烤箱的温度不一样，比如说用了不同类型的烤盘，那么它可能就没有可比性。」

因此，在这项研究中，联合研究小组开始探索不同实验室在对含有已知数量的SARS-CoV-2病毒的相同参考样本进行PCR测试时，Ct值会有多大差异。

由德国INSTAND（一个促进医学实验室质量保证的跨学科科学协会）领导的一组组织和机构开发了两种具有精心测量的SARS-CoV-2 RNA浓度的参考物质。RM 1的估计病毒量为每毫升1000万（10^7）份，RM 2的估计病毒量为每毫升100万（10^6）份。

为了确保这些数值的准确性，三个国家计量机构，英国国家化学和生物测量实验室（LGC）、德国联邦物理技术研究所（PTB）和NIST，分别使用数字PCR测量和验证了这些参考物质。

数字PCR遵循与传统PCR相同的步骤，但却是一个更先进的版本。在数字PCR中，样品被分割成成千上万的小液滴，还添加了一种化合物，因此当检测到目标DNA时，它会发出光芒，使研究人员能够通过荧光分子的存在来确认样本是否为冠状病毒阳性。

这些参考物质被送往德国的总共305个实验室，产生了1109个数据集进行分析。各个实验室的Ct值不同，这取决于所使用的测试系统或PCR设备以及病毒的目标DNA序列。

例如，旨在检测COVID-19病毒的一个关键基因（「N」基因）的PCR检测，RM 1的Ct值范围在17.6和26.9之间，而RM 2的范围则在20.7和30.1之间。

两个RM之间的范围重叠（20.7至26.9），即使它们的病毒载量浓度不同，这表明仅从Ct值中不可能看出精确的浓度。

实验室之间Ct值的差异显示了参考物质作为帮助实验室比较和规范其结果的工具的有用性。

一些人以前把Ct值看作是测量病毒负荷的一种方式，即一个人体内的病毒量。但不同实验室的Ct值的差异强调了这两个变量只是相互关联。

例如，如果一个人有较高的病毒负荷，那么他们的Ct值就会很低，因为放大病毒的遗传物质所需的周期会更少。

较低的Ct值意味着样本中开始有更多的新冠DNA。它与病毒负荷相关。但是Ct值会因提取材料或使用的方法而不同，所有这些东西都会对最后的检测结果造成影响。

然而，通过使用适当的参考物质，Ct值有可能被转换为以每微升拷贝数为单位的实际病毒浓度值，这将是量化病毒载量的一种方式。

一些人还建议使用Ct值来确定患者的感染性，Ct值超过30意味着一个人有COVID，但还不足以将感染传播给另一个人，这种理解并不正确，而且很危险，因为这个数值并不真正和病毒载量挂钩，所以并不清楚它是否具有传染性。

即使仅凭Ct值并不能确定一个人的病情或感染程度，但了解这些值可以帮助为制定监测受冠状病毒影响的人的标准提供决策。而RNA参考物质可以帮助使这些结果更加可靠和具有可比性。

Cleveland说：「人们应该在使用测试方法的同时使用特征明确的参考物质，而不是仅仅依赖Ct值。就其本身而言，Ct值不容易在测试实验室之间进行比较，但是研究人员能够通过参考物质来进行比较。」

参考文献

Vierbaum L, Wojtalewicz N, Grunert HP, et al. RNA reference materials with defined viral RNA loads of SARS-CoV-2—A useful tool towards a better PCR assay harmonization. PLOS ONE. 2022;17(1):e0262656. doi: 10.1371/journal.pone.0262656

来源：诊断科学 

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