聚合酶鏈鎖反應， polymerase chain reaction，簡稱PCR，是一種分子生物學技術，用于擴增特定的DNA片段，這種方法可以在體外進行，不必依賴大腸桿菌或酵母菌等生物體。PCR這項技術，被廣泛的應用在醫學和生物學的實驗室，例如用于判斷檢體中是否會表現某遺傳疾病的圖譜、傳染病的診斷、基因復制，以及親子鑒定。

Part 01 PCR實驗室平面布局

PCR實驗室原則上分為4個單獨的工作區域，由擴增前區到擴增后區，且要嚴格分開。實驗材料、試劑、記錄筆、紙、清潔材料等，只能從擴增前區流向擴增后區，即從試劑制備區–樣品制備區—擴增區—擴增產物分析區，不得逆向流動。實驗室的氣流也應從擴增前區流動到擴增后區，不得逆向流動。各工作區域應設置緩沖間，工作間與緩沖間之間宜安裝聯鎖裝置。不同功能的核酸檢驗工作區應是分隔獨立的工作室，并有明顯的標志，各區間不能直通。各區之間如果是緊密相連，需安裝物品傳遞窗。每個工作區域的頂部應安裝紫外燈，紫外燈的波長為254nm。

實驗室較為理想的布局模式為有一個專用走廊，試劑制備區，樣品制備區，擴增區和產物分析區很規范的排列在一起。實驗室區域設為正壓或常壓狀態，緩沖間內設為負壓狀態，使這三個區的空氣流向由實驗區域內向外，緩沖間內通向內實驗室和走廊的門可安一種聯鎖裝置，當一個門打開時，另一門必須關閉狀態，防止出現兩個門同時打開的情況。

Part 02 各區的功能及主要設備

1.試劑準備區主要是擴增試劑的配制，分裝盒保存。主要設備有天平、冰箱、離心機、加樣器、紫外燈。

2.樣品制備區主要是樣品的混樣和測試樣品的制備。主要設備有冰箱、生物安全柜、離心機、加樣器、振蕩器、恒溫水浴、上下水設備、廢棄物容器、紫外燈。根據制備樣品的性質和要求決定操作臺是用生物安全柜、凈化工作臺、還是排毒柜，如疾控中心、臨床醫學實驗室一般選用生物安全柜，植物轉基因、檢疫等可選排毒柜。

3.擴增區是pcr擴增反應體系的配制和模板的加入，核酸擴增。加樣應在生物安全柜（超凈工作臺）內進行，超凈工作臺的氣流方向宜選擇垂直式。核酸擴增設備為冰箱、生物安全柜、離心機加樣器、廢棄物容器、紫外燈。

4.擴增產物分析區是擴增產物的測定。若實驗僅采用全自動擴增檢測儀，可將擴增區與擴增產物分析區合并為一個區。本區所使用的儀器設備有酶標儀、洗板機、加樣器和水浴箱等。

Part 03實驗室空調通風系統設計及壓力控制

各個區域之間應具備單向的實驗工藝流、物流、人流與氣流，形成單向流程的保護屏障，避免實驗室之間的相互干擾，防止核酸氣溶膠對實驗過程造成污染產生假性結果。PCR實驗室并沒有嚴格的凈化要求，但是為了避免各個實驗區域間交叉污染的可能性，宜采用全送排的氣流組織形式。

Part 04實驗室裝修

實驗室的墻體，包括頂棚，應結構牢固、氣密性好；所有陰角宜采用弧形線條過濾；墻體內壁光潔、不吸附、耐腐蝕、易清洗消毒；地面材料應滿足無縫隙、無滲漏、光潔、耐腐蝕的要求。地面建議使用PVC卷材地面或自流平地面，整體性好，便于進行清掃，耐腐蝕。

如何建設PCR實驗室

開展病毒核酸聚合酶鏈式反應（PCR）檢測，對檢測場地、實驗人員以及防護措施都有很高的要求。三級醫院都有PCR實驗室，達到新冠病毒核酸檢測條件并不難，而對于多數二級醫院來說，卻存在著諸多難點。
難點1
場地要求高
場地無疑是最大的難點之一。新冠病毒核酸檢測需要標準的四區分隔和氣流控制：試劑準備、標本制備、PCR擴增檢測和擴增產物檢測四個獨立的實驗區。每個獨立實驗區設置有緩沖區，同時各區通過氣壓調節，使整個PCR實驗過程中試劑和標本免受氣溶膠的污染并降低擴增產物對人員和環境的污染。機械連鎖不銹鋼傳遞窗保證試劑和標本在傳遞過程中不受污染（人物分流）。
難點2
人員要求高
進入PCR實驗室的檢驗工作者，需要經過從基礎理論、實驗原理、規范操作、質量保證到注意事項等規范的培訓，并獲取PCR上崗證。二級醫院人才相對短缺，操作經驗欠缺，檢測準確性待確認，也需要投入更多人力資源。
難點3
檢測風險與防護高
檢測過程中，樣本的開蓋，核酸提取的震蕩、離心都有可能產生氣溶膠，有感染的風險，個人防護必須按照生物安全三級實驗室的個人防護要求進行。
難點4
經費不足
二級醫院，經費不多，對于建設PCR實驗室、購買大型的實驗設備較為吃力。
由此看來，二級醫院要逐步達到新冠病毒核酸檢測條件，確實存在著諸多難點……

隨著各地都在建立PCR實驗室，本文從硬件基礎的角度，梳理了PCR實驗室建設的幾個關鍵點，獨立醫學實驗室可以運用豐富的運營經驗，進行建設指導、人員梯隊建立、質控體系搭建、區域化服務支持等。
如何建設PCR實驗室

與PCR實驗室建設相關的指導文件主要有四份：
《醫療機構管理條例》符號列表
《醫療機構臨床實驗室管理辦法》
《臨床基因擴增檢驗實驗室管理暫行辦法》
《臨床基因擴增檢驗實驗室管理暫行辦法》
要求臨床PCR實驗室，不但在實驗室設置及儀器設備等硬件上要滿足開展臨床檢驗的條件，而且要求實驗室在日常工作要有文件化的工作程序。

下面就在PCR實驗室建設過程中的幾個關鍵控制點進行闡述:
01

建立PCR實驗室質量管理體系
根據實驗室的具體情況編寫質量體系文件，《質量手冊》、《程序文件》、《作業指導書》，并保證管理體系運行有效。

管理體系的特點是應有明確的目的、規范的管理、有效的制約、高效的機制、能自我發展的整體。

建立完善的SOP文件，對完成各項質量活動的方法作出規定，每個SOP都應對一個或一組相互關系的活動進行描述。

每個SOP文件應說明該項質量各環節的輸入、轉換和輸出所需的文件、物資、人員、記錄以及它們與有關活動的接口關系。

明確每個環節轉換過程中各項因素的要求，即由誰做、做什么、做到什么程序、達到什么要求，如何控制、形成什么記錄和報告，以及相應的審批手續。

規定在質量活動中需要注意的例外或特殊情況的糾正措施。SOP應簡練、明確和易懂并且工作人員熟練掌握和嚴格遵守。
02

PCR實驗室的相關設置
要完成一組PCR實驗，通常需要經過試劑配制、樣品處理、核酸擴增和產物分析4個實驗過程。

這4個實驗過程的實驗用房應相鄰布置，組成一個獨立的PCR實驗區。標準的PCR實驗區包括:試劑準備區、標本制備區、擴增區、產物分析區、各區配套的緩沖區及公共走廊。
PCR實驗室整體平面布局

某醫院PCR實驗室平面布局如圖所示，整個區域有一個公用走廊，每個獨立實驗區設有專門的緩沖區。通過壓差控制，使整個PCR實驗過程中試劑和標本免受氣溶膠的污染，并且降低擴增產物對人員和環境的污染。
圖片
▲某醫院PCR實驗室平面圖
試劑準備區

該實驗區主要進行的操作為貯存試劑的制備、試劑的分裝和主反應混合液的制備。

試劑和用于標本制作的材料應直接運送至該區，不得經過其他區域。試劑原材料必須貯存在本區內，并在本區內制備成所需的貯存試劑。

試劑準備區配備有2~8°C冰箱和-80°C冰箱，計算冷負荷時，需要將它們計算在內。

房間的面積宜控制在15m2~20m2。本區的壓力梯度要求為:相對正壓狀態，以防止外界含核酸氣溶膠的空氣進入，造成污染。
標本制備區

該區域主要進行的操作為臨床標本的保存、核酸(RNA、DNA)提取、貯存及其加入至擴增反應管和測定RNA時cDNA的合成。

標本制備區配備有2~8°C冰箱和-20°C冰箱，計算冷負荷時，需要將它們計算在內。在標本制備區，還需要配備生物安全柜，用于進行提取核酸的操作。

為避免提取的核酸在柜內反復循環，造成標本之間的交叉污染，出現假陽性結果，該區域配備的生物安全柜必須是B2型的。生物安全柜工作區垂直氣流全部來自實驗室，排風經過高效過濾器過濾后直接排至室外，不允許回到安全柜和實驗室中。

根據經驗，如果實驗室內配備生物安全柜，每配備一臺，實驗室的面積增加10m2;標本制備區的面積宜在25m2~30m2之間。本區的壓力梯度要求為:相對于鄰近區域為正壓，以避免從鄰近區進入本區的氣溶膠污染。
擴增室

該區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)的加入和主反應混合液(來自試劑貯存和制備區)制備成反應混合液等也可在本區內進行。

在巢式PCR測定中，通常在第一輪擴增后必須打開反應管，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內進行。

擴增室主要配備PCR實驗室的核心儀器PCR儀，本文實例中使用了ABI7500和ABI9700兩種PCR儀。

在實驗室建造過程中，需要給PCR儀配備專門的UPS電源，以保證其正常工作。該區面積控制在15m2~20m2。

本區的壓力梯度要求為:相對于鄰近區域為負壓，以避免氣溶膠從本區漏出。為避免氣溶膠所致的污染，應盡量減少在本區內的不必要的走動。個別操作如加樣等應在超凈臺內進行。建議采用5~10Pa壓差，在控制上比較容易實現。
產物分析區

該區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，此區域可不設。

在室內配備通風櫥，保證房間內的相對負壓，空氣從室外流向室內。該區面積控制在15m2~20m2。

本區是最主要的擴增產物污染來源，因此對本區的壓力梯度的要求為:相對于鄰近區域為負壓，以避免擴增產物從本區擴散至其它區域。建議采用5~10檢測報告樣本Pa壓差，在控制上比較容易實現。
03

正負壓區域緩沖室的設置
根據壓力梯度的要求，試劑配制室和樣品處理室為相對正壓，擴增室和產物分析室為相對負壓，要求正壓的區域和要求負壓的區域的緩沖室內的壓力設計大不相同。

正壓緩沖室符合一般正壓潔凈室的緩沖原則，主要是防止室外環境空氣中的氣溶膠進入室內。正壓緩沖室的布置如圖所示。
圖片
▲正壓緩沖室的布置圖
負壓緩沖室則是要求緩沖室對核酸擴增室及產物分析區保持正壓，對緩沖室外也保持正壓(主要是滿足室內凈化需要，如室內無潔凈要求，此處可以為0壓)。負壓緩沖室的布置如圖3所示。
圖片
▲負壓緩沖室的布置圖
04

污染的預防與控制
PCR實驗室設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:擴增產物的污染;天然基因組DNA的污染;試劑的污染以及標本間的污染。因此要避免污染，首先應是預防，而不是排除。

工作區域的嚴格劃分，各個實驗區域要有明顯的標記(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域設備物品、試劑等發生混淆。

合理的系統設置，合理的空調通風系統設置，盡量采用全送全排的空調系統;嚴格的氣流壓力控制，保證不同的實驗區內不同的壓力要求。

規范的操作，臨床基因擴增檢驗實驗室的技術人員必須進行上崗培訓，在實驗操作過程中，操作者必須戴手套，并經常更換。清潔工作及時、正確。實驗工作結束后，必須立即對本區進行清潔。

嚴格的管理:嚴格控制進出實驗室的人員。在各個實驗區域使用帶有明顯區別標志的工作服(如不同顏色)，當工作人員離開時不得將本區的工作服帶至其它區域;盡量減少在實驗區內不必要的走動以減少交叉污染的可能性。擴增產物分析區是最主要的擴增產物污染來源，廢液不能在實驗室中傾倒，必須經消毒液浸泡消毒后在遠離實驗室的地方棄掉，用過的吸頭等一次性材料也應經消毒液浸泡消毒后統一處理，如焚燒等;

總之，實驗室建設是一個復雜的問題，這里不討論人員的問題，實驗室人員的培養與沉淀，也需要一個過程，在建設的過程中要因地制宜，不要生搬硬套，結合自己的實際慢慢摸索出適合自己發展的建設思路。科學合理建設實驗室，更好的發揮實驗室的作用。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的PCR实验室建设要求及防控建议的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。