目前COVID-19检测的瓶颈
2020年已经过去4个月了，COVID-19改变了世界。目前，美国和欧洲是新冠肺炎的中心，病例和死亡人数呈指数级增长，而许多国家都采取了严格的封锁措施，以试图控制疾病的传播。
在这些趋势中，唯一成功“压平曲线”的国家是韩国。他们成功地控制了疫情，而没有实行全球几乎所有国家都实行的严格封锁。
韩国的成功故事可以特别归功于一种策略:测试。
韩国能够开展大规模的检测活动，识别和隔离那些呈阳性的人。他们设立了汽车检测点、定制电话亭检测点、部署生物技术公司扩大试剂生产规模、跟踪手机数据，以确定新冠病毒阳性患者的过去行踪。
所有这些都是至关重要的，因为它可以达到14天感染病毒的人出现症状由于潜伏期长，检测对于控制COVID-19的传播至关重要。广泛的检测使我们能够识别和隔离那些呈阳性的人，并防止他们传播病毒。
“他们在韩国进行的检测对控制疫情非常重要，”他说安吉拉·卡利恩多博士布朗大学阿尔珀特医学院的传染病学教授。这些策略在遏制COVID-19的传播方面非常成功，截至2020年3月，超过100个国家要求韩国协助他们的测试项目。
这种猖獗的测试系统导致了每百万人进行4099次检测3月9日在韩国上市。相比之下，美国在检测方面远远落后。尽管两国在非常相似的时间出现了首例COVID-19病例——美国是1月15日，韩国是1月20日——但截至3月9日，美国每百万人中只进行了26次检测。这种影响现在可以从COVID-19病例总数中看出。韩国每百万人中有196例，而美国每百万人中有741例。
有效、广泛的检测对于控制COVID-19的传播至关重要。然而，在将测试规模扩大到所需的程度方面存在许多问题和瓶颈。美国目前的体系功能失调，无法对COVID-19危机做出充分的应对。下面详细介绍了典型COVID-19检测工作流程中的每个步骤，以及需要解决的障碍，以便扩大检测并从这种疾病中拯救更多的生命。
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测试的第一步是收集样本。患者必须前往医院、诊所或检测中心/免下车餐厅，并与执行采样的医疗保健专业人员会面。医护人员使用无菌拭子采集鼻咽(鼻子内部)或口咽(喉咙后部)样本。在擦拭这些区域时，目标是收集最近出现在肺部(COVID-19复制的地方)的任何生物物质。采集后，棉签被储存起来在2-8°C或-70°C的干冰上运输/装运一个临床测试实验室。
在测试工作流程的第一步，有几个问题需要解决，以便简化流程。
棉签短缺
最大的问题是，美国没有足够的棉签来收集每个需要测试的人的样本。棉签短缺的原因是全球需求增加，因为大多数COVID-19检测都需要棉签。
尤其是棉签，有一个恶化的情况。Copan是最大的棉签制造商之一，位于意大利伦巴第，该地区受到新冠病毒的严重打击，进一步限制了棉签的全球供应。虽然意大利政府已经允许科潘继续生产在全国范围内的封锁期间，他们仍需要生产数百万棉签，以满足美国对COVID-19检测的需求。
棉签的另一个问题是，为了得到准确的结果，它们必须正确使用。正确的技术需要将棉签插入鼻子或喉咙深处，并旋转棉签几次(这对患者来说不是一个舒适的体验)。如果棉签没有检测到足够的病毒，就会导致假阴性结果。来自中国的研究已经证明假阴性率可高达30%。
虽然鼻咽拭子是收集患者样本最常用的方法，但其他样本来源也可以很容易地处理。的食品及药物管理局COVID-19诊断面板可对包括痰在内的上呼吸道和下呼吸道标本样本进行检测。痰，或痰，是由呼吸道深处的细胞分泌的粘液物质。由于痰样本是由患者从呼吸道深处产生的，与棉签相比，它更有可能从病毒所在的地方提取出病毒。棉签只能到达喉咙后部或鼻腔，而痰则从呼吸道深处排出，这就增加了收集病毒颗粒的机会。
最近的研究证明了这一点，证明痰和粪便样本比棉签更能检测出阳性的COVID-19结果。这些结果表明，假阴性率可能会随着痰采样的采用而降低。
为了扩大和完善检测系统，还需要有更多的样本采集方法。德赢体育平台游戏平台目前，棉签是FDA批准使用的唯一设备，但批准使用新的收集设备可以解决样本收集设备的库存问题，并可能导致更准确的测试结果。德赢体育平台游戏平台
感染风险较高
目前的样本收集方德赢体育平台游戏平台法是医护人员直接从患者身上收集样本。这需要与患者密切接触，并使工作人员面临更大的感染风险。许多医院和检测点缺乏个人防护装备，使这一问题更加严重。
COVID-19检测工作流程的这一特定部分正在慢慢发生变化，许多医院和检测地点正在采取措施保护其员工免受这种疾病的侵害。首先,食品及药物管理局宣布允许在检测地点对有症状的患者在医护人员监督下进行自我检测。这有助于防止医疗保健专业人员与患者直接接触。一项由联合健康集团在500名自行进行拭子采集检测的患者中，90%以上的阳性患者检测出了COVID-19，这与临床检测结果一致。
其他解决方案包括免下车样本收集站点德赢体育平台游戏平台这使得可能被感染的患者可以隔离在他们的车里，远离其他患者和工作人员。这使患者无需进入医院进行COVID-19检测，也无需冒着感染的风险坐在挤满有症状患者的等候室里递送样本。
最后一个可以进一步保护临床医生和患者的解决方案是，通过在家中进行样本收集，使潜在感染者远离医疗机构。德赢体育平台游戏平台这将需要将收集设备邮寄给患者，然后患者自行管理测试，然后将其邮寄回实验室进行处理。目前,食品及药物管理局尚未授权对COVID-19进行任何家庭检测或样本收集，但已收到几家公司的提案。德赢体育平台游戏平台
审批缓慢的最大原因之一是担心患者无法正确地自行收集样本。虽然关于如何收集样本的说明可能有助于减少公众的困惑，但FDA需要进一步证明患者能够在家中收集样本，而不会增加假阴性的风险。
另一个原因是样品在运输过程中的稳定性。COVID-19检测能检测到病毒的RNA，由于RNA往往比DNA稳定得多，人们担心RNA会降解。如果发生这种情况，RT-qPCR将无法扩增病毒RNA，检测结果将为阴性。
因此，在潜在的家庭收集工作流程中使用适当的稳定试剂是至关重要的。它们可以在环境温度下将RNA的稳定性延长至30天，这意味着可以有效地收集和运输样本，而无需担心假阴性结果。通过稳定RNA，这些试剂能够检测非常少量的病毒，从而进行更敏感的分析。
随着我们不断优化检测工作流程，为了有效地保护临床医生和患者，需要考虑这些因素。
用于COVID-19检测的RNA提取
一旦样本到达实验室，就需要用手动提取试剂盒或自动液体处理器从样本中纯化RNA。
RNA提取试剂盒短缺
就像棉签一样，纯化和分析用于COVID-19检测的病毒样本所需的试剂也严重短缺。一旦病人样本到达实验室，就需要提取RNA。这个过程需要一系列化学缓冲液来溶解、结合和纯化病毒RNA。一些实验室自己制作提取RNA的试剂，但大多数使用商业套件这样可以节省几个小时的处理时间。
随着COVID-19检测需求的增加，许多实验室难以从供应商那里找到处理检测所需的试剂。这会推迟检测结果，并增加病毒进一步传播的风险，因为患者可能认为延迟的结果意味着他们对COVID-19呈阴性。
情况变得如此糟糕以至于有些人科学家们已经开始使用twitter向其他科学实验室申请捐赠。由于RNA提取试剂盒被广泛应用，有几个实验室、公司和研究机构没有对COVID-19进行分析，这可能有助于抵消提取试剂盒水平极低的影响。
作为最大的RNA提取试剂盒制造商之一，Zymo Research已经提高了他们的制造能力，以帮助支持对额外试剂的大量需求。他们将生产足够的试剂盒，每月进行数百万次冠状病毒检测。
COVID-19检测
纯化样品含有宿主RNA和任何COVID-19 RNA(如果存在)。为了检测样本中的病毒RNA，一种称为实时逆转录聚合酶链式反应(rRT-PCR)的分子生物学技术。该系统将少量的COVID-19病毒RNA扩增到数千份拷贝，因此可能会被检测到。这使得该检测非常敏感。
如果样本中没有病毒，rRT-PCR就没有可扩增的东西，机器就会显示阴性结果。
试剂短缺
与检测工作流程中的所有其他用品一样，rt - pcr检测试剂也在供应短缺．检测缓冲液、染料和酶的短缺将大大减缓向患者提供检测结果的时间。
扩大
通常，当实验室开始处理大量的样品时，他们会转向自动化解决方案，而不是手工处理样品。这是由机器人平台来完成的，它大大提高了实验室的吞吐量，允许在一天内处理数百甚至数千个样品。
自动化实施停滞
随着COVID-19检测需求的增长，处理实验室的压力越来越大，许多实验室正在寻求高通量自动化工作流程，以跟上需要处理的大量患者样本。然而，这些自动化的工作流程通常需要很长的时间，实验室才能充分利用机器，因为它必须适当地设置。
首先，机器需要交付和安装。由于这些是大型且敏感的设备，这个过程可能需要长达一周的时间。一旦机器人被设置好，机器人的每一个动作都必须被编码(或脚本)，这样它就可以适当地操作样本并分离出病毒RNA。就像在手机上编写应用程序一样，脚本编写过程非常详细且耗时。机器人的每一个动作都必须详细记录并输入机器:每一步添加的试剂量，试剂被分配到哪里，样品应该混合多少次，等等。一旦这些命令被正确地输入到liquid处理程序中，就必须测试脚本，然后根据需要进行优化。
从这里开始，脚本需要使用测试样本进行验证，以确保设备能够正常运行。一旦经过验证，实验室就可以开始在机器上处理患者样本。
对于许多实验室来说，这一过程既耗时又费力，从购买设备到在其上处理第一个患者样本，可能需要数周时间才能完成。在COVID-19时代，这些延误只会阻碍实验室检测尽可能多的样本。
在实现自动化时避免这些延迟的最佳解决方案是使用自动液体处理程序，该程序预装了已经配置和优化过的病毒RNA提取脚本，如DreamPrep NAP。该设备提供了一个具有用户友好界面的加载和运行系统，极大地减少了开始处理样品所需的时间。有了该设备，实验室可以快速、轻松地扩大操作规模，以适应对多得多的COVID-19样本的检测。
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在生物学的世界里，这个工作流程并不复杂。从理论上讲，这个工作流程可以无缝地运行，从患者那里输入样本，然后由实验室处理，结果在1-2天内交付。然而，全球大流行给整个检测工作流程带来了严重压力。就像医院不堪重负、人满为患一样，世界各地的检测实验室也受到了同样的影响。因此，在关键测试服务的实施和扩展方面存在严重延迟，这增加了数天的处理时间。
这种对测试系统的压力是该领域从未见过的。该行业需要迅速实施新的解决方案，从各个角度抗击病毒。
随着世界各地的科学家们狂热地努力扩大生产，实施新的检测工作流程，简化流程，美国正在慢慢增加可以管理的检测数量。然而，没有公众的帮助，这些策略都不会有效。就像公众呆在家里可以使医院的曲线变平一样，同样的效果也适用于检测实验室。由于大多数公众都待在家里，他们已经通过减少需要处理的样品数量来帮助解决测试瓶颈。在全世界团结起来抗击病毒之际，每个人都可以发挥作用。
