今年新冠疫情多次反复，病毒传染能力越来越强，无症状患者越来越多，稍不注意就会面临病毒大规模扩散的风险。上个月杭州市拱墅区出现了几十例新冠阳性患者。为防止疫情扩散，政府当机立断下发了通知，要求全市居民进行常态化核酸检测，凭借 48 小时内核酸阴性报告乘坐公共交通及出入公共场所。

 

 

图片来源：杭州日报

 

核酸检测已经成了疫情时期每个人避不开的话题。

 

自 2019 年底新冠疫情爆发以来，核酸检测的价格就一直在降，从最开始的 200 元左右（本文仅讨论单采价格），到 2021 年检测价格整体趋于稳定，维持在 30～60 元不等。

 

2022 年 4 月 2 日国家医保局发文要求下调公立医疗机构新冠病毒核酸检测的政府指导价，单人单检降至不高于每人份 28 元。此文一发，各省份便陆续按新规执行。

 

图片来源：国家医疗保障局

 

面对核酸检测大幅度的降价，民众在为政策鼓掌的同时，不由也产生疑问：这么低的价格还有利润空间吗？还有降价的可能吗？

 

要回答这个问题首先得普及给大家几个知识点：

 

 

核酸检测的成本组成

 

目前核酸检测的成本主要包括人工成本（采样人员、物流人员、检测人员、出报告人员等）、耗材试剂成本、仪器场地费用。

 

第一项，人工成本：防疫人员需要在恶劣的工作环境下进行超长时间的工作，极度辛苦，他们的回报已经非常低，这部分费用是不能减少的；

第二项，仪器场地费用：随着越来越大规模的核酸检测，以前制约价格的仪器和场地目前在总费用里的占比已非常低，过去多次降价主要也是降低了这部分的费用；

第三项，试剂耗材：目前多地试剂耗材包的价格已经压到 10 元以下，这里塑料管和实验用塑料耗材成本占比在 45% 左右，试剂盒占了剩下的 55% 。试剂盒里包括多种蛋白酶、化学试剂等，制造价格不菲，目前用到的 RNA 提取以及反转录试剂的价格已经接近极限。

 

那么，除了优化各个环节外，还是要将试剂盒的成本进一步压缩。寻找新的核酸提取方法是解决这个问题的主要思路之一。

 

 

核酸提取方法与 Chelex 100

 

目前常规的核酸样本提取通常会使用硅膜法或者硅膜包裹的磁珠进行分离。这种分离的原理是基于二氧化硅和核酸可以发生吸附，进而通过多次淋洗可以去除杂质，实现核酸提取和纯化。这种方法不仅可以快速将核酸与其他分子分离，而且清洗后的核酸纯度较高，整个流程也易于实现自动化，因此这种方法成为了核酸提取的首.选。但万事必有两面，目前这种方法试剂成本较高，且需要自动化的仪器支持，操作步骤较多，样品损失也比较大。

 

面对这样的问题， Chelex 100 核酸提取法被重新考虑。Chelex 100 树脂是一种阳离子交换树脂，带有的亚氨基二乙酸配基可以强有力的螯合二价的金属离子，即使这些金属离子含量及其微少。很多文献报道过使用该型离子进行蛋白酶的痕量金属测定（如：Study of trace metal partitioning between soil–EDTA extracts and Chelex-100 resin N Manouchehri, A Bermond - Analytica chimica acta, 2006 - Elsevier）。因此，此方法曾被用于法医学等领域，主要用于微量杂质较多的核酸提取。

 

Chelex 100 核酸提取法本质是煮沸法，在加入过量树脂的条件下进行样品加热，实现细胞、病毒结构的破坏，蛋白质的变性，以及最终的核酸释放。单纯不加入树脂的煮沸，往往由于环境因素以及复性后样品包换中的存在核酸酶，会很快切割降解核酸，造成样本的破坏。加入 Chelex 100 树脂则可以完全抑制这些酶的活性，很好的保留模板，因此样品的上清液可以直接用于 PCR 实验，进行后续的扩增和检测。

 

 

Chelex 100 核酸提取的优势

 

1. Chelex 100 能适应多种来源的样本：首先由于煮沸法的强裂解性，该方法适用于多个物种来源，动物细胞、植物细胞以及各种病原微生物，包括细菌、寄生虫、支原体、衣原体、病毒等等。同样它也适用于环境及组织来源的样本。

 

2. Chelex 100 提取的 PCR 模板可以是多种核酸：包括 DNA、RNA、质粒、染色体、线粒体 DNA 等。

 

3. Chelex 100 具有很好的抗污染性：即使样品中包含大量杂质或者干扰 PCR 进行的各种金属离子，此方法都能去除并获得合格的扩增样本。

 

4. Chelex 100 实验成本低且节约样品：由于没有淋洗和纯化，通过 Chelex 100 制备的样品的损失可以做到最小。Bio-Rad Laboratories Inc. 提供的 Chelex 100 为干或半干树脂，溶胀之后配置工作液每 100 g 可以进行数千个反应，极大降低了成本。

 

 

5. Chelex 100 方法操作非常简单并且节约时间：仅需要在加热样品之前加入一定工作浓度的树脂。一般情况下 5%W/V 浓度的树脂即可以很好实现核酸提取和 PCR 扩增。为了提高效率，甚至可以在采集样本的时候就在工作液中加入树脂。将此方法和等温扩增等 POCT 即时检测（point of care testing）联用，将进一步缩短检测时间，使得 20 min 以内获得检测结果成为可能，这为疫情常态下的即时检测提供了很好的解决方案。

 

 

自动化与 Chelex 100 核酸提取

 

虽然 Chelex 100 在成本和操作上具有巨大优势，但缺点也一目了然：模板由于没有纯化，不能进行检测和定量，且该方法在自动化上的应用目前尚未被广泛开发。

 

虽然有研究者使用了多种自动化工作站（如 TECAN Freedom EVO 150）实现了 Chelex 100 的自动化。但在广泛性和标准方法的开发上尚未达成统一标准，这也限制了该方法进行自动化高通量的运用。

 

和磁珠的自动化工作站不同，Chelex 100 需要加热和离心模块，当然很多情况下离心的功能被静止沉淀所代替，这也会相应增加整个提取的时长。如何找到一个既能适应自动化工作站又能保证提取效率的方法，将是相关应用研究者需要考虑的重要问题。

 

 

未来和展望

 

Chelex 100 方法除了作为一个核酸提取的简便方法，在降低新冠检测成本以及开发其他病原体检测方面也有着巨大的潜力。Chelex 100 方法对于难以裂解病原体的核酸提取（植物细胞、寄生虫、病原体等等）有着独特的优势。另外，把 Chelex 100 方法和 POCT 结合，可加快并简化整个检测流程。相信在未来 Chelex 100 会有更加广阔的应用前景。

* BIO-RAD 是 BIO-RAD LABORATORIES, INC. 在特定区域的商标。

* 本产品仅用于科研用途，不用于临床诊断。

本文来源：丁香学术

内容策划：王丹琦
内容审核：周育红

题图来源：站酷海洛

文中图片来源：BIO-RAD