新冠病毒檢測背後的科學

隨着新型冠狀病毒的來襲，很多人都會擔心自己會否染上。一般市民會利用感染新型冠狀病毒的一些癥狀來作初步評估，然後再到醫院求診。那麼實驗室中的新型冠狀病毒測試又是如何進行的？當中的原理又是什麼？

首先，操作人員要在檢測對象上取得樣本，由於新型冠狀病毒侵襲呼吸道系統後病毒顆粒以飛沫傳染，所以操作人員會將採樣棒於咽喉或鼻腔處擦拭採取待測的樣本。要明白新型冠狀病毒的測試是如何進行，首先需要理解新型冠狀病毒是一個什麼病毒。

新型冠狀病毒可在動物與人類之間傳播，病毒的遺傳物質可分為脫氧核糖核酸(DNA)的雙鏈遺傳物質和核糖核酸(RNA) 的單鏈遺傳物質，而新型冠狀病毒就是一種核糖核酸病毒。當操作人員採集完樣本後會萃取和純化樣品中的核糖核酸。現在知道新型冠狀病毒的遺傳物質是單鏈核糖核酸(RNA)，但用於此測試的大多數儀器都是特定於脫氧核糖核酸(DNA)。因此，操作人員需要以病毒的核糖核酸(RNA)作為模板，配對出另一條單鏈，然後複製出它的脫氧核糖核酸(DNA)。由RNA複製成DNA，簡單來說就是將RNA變成DNA，這個過程就叫作逆轉錄。這時樣本中有一大堆DNA，有來自患者自身細胞的，也有來自無害細菌等等的。問題就來了，究竟怎樣在茫茫“DNA海”中找到目標病毒呢？其實，新型冠狀病毒的序列中有一個獨一無二的特徵，只要在樣本中找到具有同樣特徵的DNA片段，這樣就意味着病毒存在，但要用什麼方法去找呢？

操作人員會從這一段獨特DNA中複製一小部分，成為他們所說的引物。到了這個時候，操作人員就會進行即時聚合酶連鎖反應。問題又來了，什麼是即時聚合酶連鎖反應？其實這個反應就是利用引物找出特定的DNA片段，當引物找到了特定的DNA片段，就會抓住它並開始複製，一變成二，二變成四，四變成八，直到產生成千上萬的特定的DNA片段複製品。複製出的DNA越多越容易看到結果，因為操作人員會在引物中添加熒光標記，當熒光標記超過了一定的標準值時，就證明了樣本中含有新型冠狀病毒，即陽性。若樣本中沒有新型冠狀病毒，就不會有DNA複製，也不會達到標準值，證明了樣本中沒有新型冠狀病毒，即陰性。

相信大家對新型冠狀病毒的檢測都有一定的了解了。現在最需要做的就是注意個人衛生和留意政府的消息留在家中。也希望讓更多人了解這個疾病背後的科學，同時亦激發自己學習科學的動機，將來自己能學習更多相關知識為社會解決問題！

參考資料：

[1] How do the new coronavirus tests work? (n.d.). Retrieved from https://www.livescience.com/how-coronavirus-tests-work.html

[2] Wu,F,Zhao,S.,Yu,B.,Chen,Y M.,Wang,W, Song,Z.G., & Yuan, M. L. (2020). A new coronavirus associated with human respiratory disease inChina. Nature, 579(7798), 265-269.

梁穎怡 培正基因工程小組 (iGEMpuichingmacau) 隊長