不同新冠病毒核酸檢測系統(tǒng)結(jié)果一致性的驗(yàn)證及分析評價(jià)

李中秋，季全義

（北京市密云區(qū)鼓樓社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心檢驗(yàn)科，北京 101500）

2020 年1 月20 日國家衛(wèi)生健康委發(fā)布公告，將新型冠狀病毒感染的肺炎納入《中華人民共和國傳染病防治法》規(guī)定的乙類傳染病，并采取甲類傳染病的預(yù)防、控制措施[1]。我區(qū)疾控在2022 年參加新冠病毒核酸檢測工作期間，嚴(yán)格執(zhí)行《新型冠狀病毒核酸檢測質(zhì)控與實(shí)驗(yàn)室生物安全管理規(guī)范》，確保能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和報(bào)告新型冠狀病毒感染的肺炎病例，有效遏制疫情播散和蔓延。其間，世界衛(wèi)生組織提出的“關(guān)切的變異株”有阿爾法、貝塔、伽瑪、德爾塔和奧密克戎。當(dāng)時(shí)奧密克戎株感染病例已取代德爾塔株成為主要流行株[2]，在我國境內(nèi)常規(guī)使用的 PCR 檢測診斷準(zhǔn)確性未受到影響，新冠病毒核酸檢測陽性仍為確診的首要標(biāo)準(zhǔn)。隨著我區(qū)常態(tài)化新冠疫情防控措施的落實(shí)落細(xì)，檢測標(biāo)本量的不斷增加，傳統(tǒng)手工實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有檢測需要。高通量的病原體核酸提取檢測系統(tǒng)開始在本實(shí)驗(yàn)室得到應(yīng)用。本文對兩種新冠病毒核酸檢測系統(tǒng)的檢測能力、結(jié)果一致性及生物安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了驗(yàn)證和分析。

1 資料與方法

1.1 一般資料

從菌毒種庫（-70℃）[3]中隨機(jī)選取2022 年10月—2022 年12 月已滅活確認(rèn)陽性的新冠病毒感染(COVID-19)[4]者鼻咽拭子樣本16 例，陰性樣本4 例。

1.2 儀器與試劑

珀金埃爾默（PerkinElmer）explorer G3 高通量自動化病原體核酸提取檢測系統(tǒng)（配置：Plate::handler Flex750 機(jī) 械 手 臂、3 臺Chemagic 360 核 酸 提 取 儀、JANUS G3 自動化液體處理工作站、4titude 自動封膜機(jī)、LiCONiC LPX280 儲 板 棧、BioTek MultiFlo 快 速分 液 器、2 臺LightCycler 480 Ⅱ?qū)?時(shí) 熒 光 定 量PCR儀）[5]、耐優(yōu)（NAYO）ES96 全自動樣品處理系統(tǒng)；ABI QuantStudio Dx 實(shí) 時(shí) 熒 光 定 量PCR 檢 測 儀、Chemagic360 全自動核酸提取儀、北京大龍DM0636離心機(jī)、漩渦震蕩儀、手動微量移液槍及吸頭。

碩博源核酸提取純化試劑（Nucleic Acid Extraction and Purification Kit）、明德生物新型冠狀病毒 2019-nCoV 核酸檢測試劑盒（熒光 PCR 法）。

1.3 檢測方法

本實(shí)驗(yàn)室按要求參加室間質(zhì)量評價(jià)。兩種檢測系統(tǒng)分別設(shè)置一個(gè)弱陽性對照質(zhì)控樣本和三個(gè)陰性對照質(zhì)控樣本，對照樣本隨機(jī)放在待測樣本中間，同批參與核酸檢測。所有試劑均在有效期內(nèi)。使用明德生物新型冠狀病毒 2019-nCoV 核酸檢測試劑盒，靶基因?yàn)?ORFlab 和N 基因序列，以人類管家基因RNaseP作為內(nèi)標(biāo)，以保障檢測結(jié)果的特異性與準(zhǔn)確性。弱陽性和三個(gè)陰性對照樣本的檢測結(jié)果均滿足質(zhì)量控制要求時(shí)，方可進(jìn)行檢測結(jié)果的判定。

1.3.1 珀金埃爾默explorer G3 高通量自動化病原體核酸提取檢測系統(tǒng) 通過耐優(yōu)ES96 全自動樣品處理系統(tǒng)、珀金埃爾默explorer G3 檢測系統(tǒng)及相關(guān)試劑耗材，實(shí)現(xiàn)自動化核酸提取、PCR 體系構(gòu)建、自動封膜、在線qPCR 擴(kuò)增分析。

1.3.2 傳統(tǒng)ABI QuantStudio Dx 實(shí)時(shí)熒光定量PCR 檢測系統(tǒng) 在樣本準(zhǔn)備區(qū)生物安全柜內(nèi)進(jìn)行樣本提取，使用Chemagic360 核酸提取儀進(jìn)行提取純化操作。在試劑準(zhǔn)備區(qū)，取出 N 個(gè)（四個(gè)陰陽性質(zhì)控品數(shù)+ 待檢樣本數(shù)）PCR 反應(yīng)管，加好反應(yīng)液。在樣本準(zhǔn)備區(qū)行加樣封膜瞬時(shí)離心后，移至擴(kuò)增和產(chǎn)物分析區(qū)。在ABI QuantStudio Dx 實(shí)時(shí)熒光定量PCR 檢測儀上設(shè)置樣品名稱，選擇熒光檢測通道，設(shè)定循環(huán)參數(shù)后進(jìn)行核酸檢測。

1.4 檢測結(jié)果判定標(biāo)準(zhǔn)

陰性質(zhì)控要求： ROX 通道擴(kuò)增曲線無指數(shù)增長或Ct ≥35, FAM 與VIC / HEX 通道擴(kuò)增曲線無指數(shù)增長或 Ct ≥40。陽性質(zhì)控要求： FAM 、 VIC / HEX 、 ROX三個(gè)通道擴(kuò)增曲線均呈指數(shù)增長且 Ct ＜35。

1.4.1 陽性陰性判定值 利用 ROC 曲線法確定陽性陰性： FAM 通道擴(kuò)增曲線呈指數(shù)增長且 Ct ＜38 為FAM 陽性；FAM 通道擴(kuò)增曲線無指數(shù)增長或Ct ≥40為 FAM 陰性。 VIC / HEX 通道擴(kuò)增曲線呈指數(shù)增長且 Ct ＜38 為 VIC / HEX 陽性；VIC / HEX 通道擴(kuò)增曲線無指數(shù)增長或Ct ≥40 為 VIC / HEX 陰性。ROX 通道擴(kuò)增曲線呈指數(shù)增長且 Ct ＜35 為 ROX 陽性； ROX 通道擴(kuò)增曲線無指數(shù)增長或 Ct ≥35 為ROX 陰性。

1.4.2 樣品檢測結(jié)果判定 陽性樣本判定標(biāo)準(zhǔn)： FAM 、VIC / HEX 和 ROX 三個(gè)通道均為陽性，可報(bào)告為陽性樣本。陰性樣本判定標(biāo)準(zhǔn)： ROX 通道為陽性， FAM 與VIC / HEX 通道為陰性，可報(bào)告為陰性樣本。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

通過醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)中配對定量資料的t檢驗(yàn)比較兩種系統(tǒng)檢測新冠病毒樣本的靶基因原始Ct 值有無差異。采用Kappa 一致性檢驗(yàn)對兩種檢測系統(tǒng)陰陽性結(jié)果的四格表數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果

兩種系統(tǒng)檢測20 份新冠病毒樣本的靶基因（ORF1ab 和N 基因）原始Ct 值見表1、表2。計(jì)算t值為0.446，t0.05/2，19=2.093，|t|＜t0.05/2，19，故P＞0.05，兩種系統(tǒng)檢測新冠病毒樣本的ORF1ab 基因Ct 值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。計(jì)算t值為0.291，t0.05/2，19=2.093，|t| ＜t0.05/2，19，故P＞0.05，兩種系統(tǒng)檢測新冠病毒樣本的N 基因Ct 值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 兩種系統(tǒng)檢測ORF1ab 基因原始Ct 值

表2 兩種系統(tǒng)檢測N 基因原始Ct 值

兩種系統(tǒng)檢測20 份新冠病毒樣本，ROX 通道（為內(nèi)控RNaseP 指示通道）均為陽性，判定結(jié)果詳見表3。兩種系統(tǒng)檢測新冠病毒樣本的靶基因原始Ct 值經(jīng)過“樣品檢測結(jié)果判定標(biāo)準(zhǔn)”中陰陽性結(jié)果判定后，整理成配對設(shè)計(jì)的四格表數(shù)據(jù)，采用Kappa 一致性檢驗(yàn)進(jìn)行分析，Kappa 系數(shù)=1，兩種系統(tǒng)檢測結(jié)果的一致性非常好。

表3 兩種系統(tǒng)檢測新冠病毒樣本陰陽性結(jié)果

3 討論

核酸檢測的生物安全、效率、準(zhǔn)確性是疫情防控工作中最重要的一環(huán)。實(shí)時(shí)熒光定量PCR 核酸檢測是新冠檢測公認(rèn)的金標(biāo)準(zhǔn)，本文對兩種實(shí)時(shí)熒光定量PCR 核酸檢測系統(tǒng)進(jìn)行對比分析的結(jié)果顯示：兩種系統(tǒng)檢測新冠病毒樣本的靶基因（ORF1ab 和N 基因）Ct 值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，陰陽性判定檢測結(jié)果的一致性非常好。ABI QuantStudio Dx 相關(guān)檢測系統(tǒng)從核酸提取、試劑配制到PCR 檢測的操作和銜接過程都需要進(jìn)行大量精細(xì)操作，生物安全風(fēng)險(xiǎn)較大，操作空間至少需要三室，耗費(fèi)大量人力、時(shí)間，因此無法滿足日益增加的檢測需求；反觀珀金埃爾默explorer G3相關(guān)檢測系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動化和標(biāo)準(zhǔn)化工作流程和操作步驟，全自動流程減少了檢驗(yàn)人員與樣本接觸，有效降低了感染風(fēng)險(xiǎn), 并大幅減少了人力需求；樣本通量高，可全天候運(yùn)行，迅速提升病毒檢測能力；移液精度高，可減少人為失誤；設(shè)備占用空間小，生物安全隱患小。

綜上所述，傳統(tǒng)手工核酸檢測系統(tǒng)在樣本量較少的情況下，可基本滿足實(shí)驗(yàn)室需要，并可用于自動化核酸提取系統(tǒng)檢測結(jié)果的復(fù)核檢測。自動化核酸提取系統(tǒng)適合大批量檢測，其同樣具有良好的精確度和準(zhǔn)確性，有利于進(jìn)行質(zhì)量控制和標(biāo)準(zhǔn)化。在新型冠狀病毒大流行結(jié)束后，高通量自動化病原體核酸提取相關(guān)檢測系統(tǒng)因其為模塊化設(shè)計(jì)的自動化整合系統(tǒng)，能夠根據(jù)疫情需要，迅速調(diào)整檢測規(guī)模，同時(shí)也可用于其他實(shí)驗(yàn)室檢測，可見此系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用是實(shí)驗(yàn)室檢測未來發(fā)展的趨勢。