新冠肺炎的基因診斷怎麼檢測的？

被懷疑感染新冠病毒，然後取檢體，然後基因檢測是啥？

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現階段大部分的新冠病毒和流感的診斷是用 基因篩檢 的，那這個篩檢怎麼進行的呢？就是取得受檢者的檢體，但是因為採樣的時候就只是拿特殊採樣“棉花棒”，所以病毒的基因量通常都會非常的微量，導致檢測難度非常高，那怎麼辦呢？有一個方法簡單且便宜，那就是把它複製很多次不就好了，沒錯～但怎麼進行呢？啊哈！！！！使用一個技術叫做PCR（全名：Polymerase Chain Reaction，翻譯：聚合酶鏈鎖反應），我還是用PCR來代表吧，簡單來說PCR，就是 “基因的複印機” ！！

Mandatory Nucleic Acid Tests for International Arrivals: What to ... — 鼻腔的檢體採樣，要忍住不打噴嚏！！看起來就很不舒服～事實上就是拿兩倍長的 **棉花棒** 往鼻子裡面送～

PCR的運用非常廣，只要是需要將非常微量的檢體，複製倍增巨大化的運用都和他有關，不是只有診斷新冠病毒和流感而已哦！其他包括了，犯罪鑑識科學，基因排序，微生物研究，其它疾病診斷（比如說愛滋病），甚至還有考古（研究化石的DNA）

這個就是其中一種PCR機器，型號：SimpliAmp Thermal Cycler，中文直接翻譯叫做循環加熱器，為什麼叫循環加熱器呢？事實上他真的就很像舒肥機，接下我來會解釋，讓我們繼續看下去～

PCR的作用原理事實上並不難理解，就是把非常少量的基因，“影印複製”，達到足以偵查到的量，所以基本上，在PCR機器裡面發生的事情，就是一連串將非常少量的基因 “複製” 的過程，一分為二，二分為四，四分為八，在這個過程中，控溫是一個關鍵，所以就像舒肥機一樣，在固定的時間提供固定的溫度～將一段基因複製20到40次，聽起來不多？算給你看，一段基因，如果被複製20次，它將會變成 2的20次方，那就是105萬倍，那如果複製40次，他就會變成2的40次方，那就是 1兆倍以上，這樣的複製量就會將診斷變得相對容易！但是當然也不是越多次越好，因為，只要是講到基因的複製，就一定會有 “突變” 的可能，無論是在真的細胞裡面還是在PCR機器裡面，複製約多次，錯誤的機會就越高，所以每一種類型的檢體的複制都有最適當的SOP，那至於複製的基本概念呢？我們下面就會一步一步用圖案和動畫解釋哦～（這裡我用雙股DNA做例子，因為這樣解釋會比較detail）

基本上 PCR 須具備六個要素：

1. 欲複製的 DNA 檢體（Sample），這就是我們的原稿，需要複製的東西，也就是從病人鼻腔內取出的檢體～

2. 起點與終點的引子(Primers)：因為我們不是要複製整條基因，我們只是需要復制某一段，那引子就是目標段的 “開始” 與 “結尾” 點～

3. DNA 聚合酶(Taq Polymearse)，這個就是真正的 “複印機” 了，真正在複製基因的就是這個聚合酶了，它會將 “墨水” 一滴一滴 “複印” 上去

4. 基因的原料（nucleic acid），這個就是墨水了，我們的DNA雖然那麼長，那麼多，事實上就只含有四種原料，很少？你電腦的列印機也只有四種顏色（黃藍紅黑），你的手機螢幕只有三種顏色（紅綠藍），而你的電腦也只懂兩個字（0和1）而已啊！

5. PCR所需要的酸鹼緩沖劑（Buffer Solution）

6. PCR機器的專用容器

PCR 的檢體和各種試劑準備階段完成後將會被裝入專用容器，然後準備送入 “舒肥機” 開始反應：

那麼至於流程是什麼呢？動畫圖解⇓⇓⇓⇓⇓

1. 啟動（initiation），在這邊需要維持高溫（94度～96度）約10分鐘，這個溫度主要是去將複印機 “暖機” 的，也就是將等等需要的聚合酶活化，並且把病毒破壞掉，並將它們的基因 “煮出來”

2. 變性（Denaturation），這個步驟的溫度高一點點，典型的環境是 97度15秒，或者95度30秒，主要是需將DNA “煮開來”～溫度要夠高才能把基因煮開來，但也不能煮太久或太高溫，會煮壞掉～

3. 將引子黏上基因 (Annealing of primers)，這個階段就要冷卻降溫了（50~65度），好讓引子（primer）可以 “黏” 上要復制的基因段，太高溫的話是黏不上去的；引子黏上去 “起點” 和 “終點” 以後，這段基因就是欲複製的基因了，基因複制會從起點開始，然後在終點結束，這個階段很快，不到40秒，起點引子和終點引子就可以黏上基因！

4. 開始複製(Elongation of primers)，把溫度再次升高至72度，這個溫度是最佳工作環境，這時候 “暖好機的複印機” 就會進場，並且 “綁到” 引子和基因上面，現在你就知道 “引子” 多重要了吧！沒有 “引子” 的話，“複印機” 就不知道要從那邊開始複製！實情：聚合酶與引子和基因結合！

5. 這些複印機在72度的環境下，會一點一滴的將四種顏色的墨水複印上每一個相對位置（有點像拉拉鍊），這個步驟實質上就是活化的聚合酶會照著模組，將四種核苷酸一點一滴拼湊成新的一條複製品！這個過程就和複印一模一樣，這麼一來，原本一條基因就變成兩條了！這個步驟主要還是要看欲複製的基因有多長，72度的環境下，平均速度大約落在每秒延長 35～100個單位！