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PCR實驗室建設(shè)
一、概述
臨床基因擴增實驗又稱PCR實驗，是專門用來檢驗艾滋病、乙型肝炎、禽疫病等病毒感染性疾病的一種檢測手段。它可以通過將病毒體內(nèi)所含的基因進行擴增的方法，測出一些病毒含量不高的感染者體內(nèi)是否含有特定的病毒。更能夠檢測出近的冠狀病毒性肺炎是否在人體內(nèi)。
由于該檢測方法可以測出普通檢驗難以檢測出的病毒，并具有靈敏性高、特異性高、快捷、對樣品要求低等優(yōu)點，因此被臨床醫(yī)生廣為認(rèn)可，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)院的臨床診斷和各防疫檢測部門的禽疫病診斷。但是，這種實驗需要有能保證安全、配置合理的實驗室和非常規(guī)范的操作為前提。
▲PCR擴增圖解
近年來對臨床基因擴增檢驗實驗室的建設(shè)越來越得到重視，因為它對檢測結(jié)果的可靠性、準(zhǔn)確性和安全性起到至關(guān)重要的作用。
本文祿米實驗室主要從臨床基因擴增檢驗實驗室的平面布局，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計、氣流控制和污染的防制幾個方面對實驗室設(shè)計中的主要特點進行了闡述。
臨床基因擴增檢驗實驗室設(shè)計的核心問題是如何避免污染。因此，實驗室的平面布局、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計、氣流控制等都是圍繞這個核心問題進行的。下面就對這幾個方面分別進行說明。
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二、PCR實驗室平面布局
臨床基因擴增檢測實驗室原則上分為四個單獨的工作區(qū)域：試劑貯存和準(zhǔn)備區(qū)、標(biāo)本制備區(qū)、擴增反應(yīng)混合物配置和擴增區(qū)、擴增產(chǎn)物分析區(qū)。為避免交叉污染，進入各個工作區(qū)域必須嚴(yán)格遵循單一方向進行，即只能從試劑貯存和準(zhǔn)備區(qū)—標(biāo)本制備區(qū)—擴增反應(yīng)混合物配置和擴增區(qū)—擴增產(chǎn)物分析區(qū)。
▲各實驗區(qū)之間的試劑及樣品傳遞應(yīng)通過傳遞窗進行。
三、實驗室空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計及壓力控制
PCR實驗室并沒有嚴(yán)格的凈化要求，但是為了避免各個實驗區(qū)域間交叉污染的可能性，宜采用全送全排的氣流組織形式。同時，要嚴(yán)格控制送、排風(fēng)的比例以保證各實驗區(qū)的壓力要求。
1.試劑貯存和準(zhǔn)備區(qū)
該實驗區(qū)主要進行的操作為貯存試劑的制備、試劑的分裝和主反應(yīng)混合液的制備。試劑和用于標(biāo)本制作的材料應(yīng)直接運送至該區(qū)，不得經(jīng)過其他區(qū)域。試劑原材料必須貯存在本區(qū)內(nèi)，并在本區(qū)內(nèi)制備成所需的貯存試劑。對與氣流壓力的控制，本區(qū)并沒有嚴(yán)格的要求。
2.標(biāo)本制備區(qū)
該區(qū)域主要進行的操作為臨床標(biāo)本的保存、核酸（RNA、DNA）提取、儲存及其加入至擴增反應(yīng)管和測定RNA時cDNA的合成。
本區(qū)的壓力梯度要求為：相對于鄰近區(qū)域為正壓，以避免從鄰近區(qū)進入本區(qū)的氣溶膠污染。另外，由于在加樣操作中可能會發(fā)生氣溶膠所致的污染，所以應(yīng)避免在本區(qū)內(nèi)不必要的走動。
3.擴增反應(yīng)混合物配制和擴增區(qū)
該區(qū)域主要進行的操作為DNA或cDNA擴增。此外，已制備的DNA模板和合成的cDNA（來自樣本制備區(qū)）的加入和主反應(yīng)混合液（來自試劑貯存和制備區(qū)）制備成反應(yīng)混合液等也可在本區(qū)內(nèi)進行。在巢式PCR測定中，通常在首輪擴增后必須打開反應(yīng)管，因此巢式擴增有較高的污染危險性，第二次加樣必須在本區(qū)內(nèi)進行。
本區(qū)的壓力梯度要求為：相對于鄰近區(qū)域為負(fù)壓，以避免氣溶膠在本區(qū)漏出，為避免氣溶膠所致的污染，應(yīng)盡量減少在本區(qū)內(nèi)的不必要走動。個別操作如加樣等應(yīng)在超凈工作臺內(nèi)進行。
4.擴增產(chǎn)物分析區(qū)
該區(qū)域主要進行的操作為擴增片段的測定。如使用全自動封閉分析儀器檢測，此區(qū)域可不設(shè)。
本區(qū)是主要的擴增產(chǎn)物污染來源，因此對本區(qū)的壓力梯度的要求為：相對于鄰近區(qū)域為負(fù)壓，以避免擴增產(chǎn)物從本區(qū)擴散至其它區(qū)域。
四、污染的預(yù)防和控制
PCR實驗室設(shè)計的核心問題是如何避免污染。在實際工作中，常見的有以下幾種污染類型：擴增產(chǎn)物的污染；天然基因組DNA的污染；試劑的污染以及標(biāo)本間的污染。由于一旦發(fā)生污染，實驗就必須停止，直到找到污染源為止，而且實驗結(jié)果必須作廢，需重新進行實驗。所以發(fā)生污染后再圍繞實驗室來尋找污染源不但耗時而且繁瑣，浪費人力物力。因此要避免污染，首先應(yīng)是預(yù)防，而不是排除。
1.工作區(qū)域的嚴(yán)格劃分
（1）各個實驗區(qū)域設(shè)置合理；
（2）各個實驗區(qū)域要有明顯的標(biāo)記（如醒目的門牌或不同的地面顏色等），以避免各個不同實驗區(qū)域設(shè)備物品、試劑等發(fā)生混淆。
2.合理的系統(tǒng)設(shè)置
（1）合理的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置，盡量采用全送全排的空調(diào)系統(tǒng)；
（2）嚴(yán)格的氣流壓力控制，保證不同的實驗區(qū)內(nèi)不同的壓力要求。
3.規(guī)范的操作
（1）臨床基因擴增檢驗實驗室的技術(shù)人員必須進行上崗培訓(xùn)，經(jīng)培訓(xùn)合格后才能從事臨床基因擴增檢驗工作；
（2）在實驗操作過程中，操作者必須戴手套，并經(jīng)常更換。此外，操作中使用一次性帽子也是一個有效地防止污染的措施；
（3）清潔工作及時、正確。實驗工作結(jié)束后，必須立即對本區(qū)進行清潔。除常規(guī)的消毒液體對表面進行擦拭消毒或紫外線燈照射消毒外，對一些實驗設(shè)備還應(yīng)進行高壓消毒處理。
4.嚴(yán)格的管理
（1）嚴(yán)格控制進出實驗室的人員。與實驗無關(guān)的人員不得隨意進出實驗室，有條件的情況下要設(shè)置獨立的通道和進出整個實驗區(qū)的門；
（2）在各個實驗區(qū)域使用帶有明顯區(qū)別標(biāo)志的工作服（如不同顏色），當(dāng)工作人員離開時不得將本區(qū)的工作服帶至其他區(qū)域；
（3）盡量減少在實驗區(qū)內(nèi)不必要的走動以減少交叉污染的可能性；
（4）擴增產(chǎn)物分析區(qū)是主要的擴增產(chǎn)物污染來源，廢液不能在實驗室中傾倒，必須經(jīng)消毒液浸泡消毒后在遠(yuǎn)離實驗室的地方棄掉，用過的吸頭等一次性材料也應(yīng)經(jīng)消毒液浸泡消毒后統(tǒng)一處理，如焚燒等；
（5）擴增產(chǎn)物分析區(qū)可能會用到某些可致基因突變和有毒物質(zhì)，應(yīng)特別注意實驗人員的安全防護。
5.完備的實驗室配套設(shè)施
完備的實驗室配套設(shè)施是保證實驗工作的必要條件，應(yīng)根據(jù)各個實驗室實驗內(nèi)容的不同配備相應(yīng)的設(shè)備和儀器，如超凈工作臺、離心機、加樣器等。