[Infographic] Phương pháp PCR xét nghiệm Covid-19 hoạt động ra sao

Xét nghiệm đang được dùng để xác định nhiễm virus Corona được gọi là xét nghiệm PCR (Polymerase chain reaction) hay còn có tên là xét nghiệm sinh học phân tử từ chuỗi phản ứng Polimerase. PCR là một kỹ thuật không mới, được phát minh bởi nhà khoa học người Mỹ Kary Mullis. Trên thực tế người ta đã sử dụng PCR từ những năm 1980 và ứng dụng phương pháp này vào chẩn đoán cho các bệnh truyền nhiễm khác. Đây là một kỹ thuật nhằm tạo ra một lượng lớn các bản sao DNA mục tiêu sao cho đủ nhiều để phát hiện và xác nhận sự nhiễm trùng. Chỉ từ một lượng mẫu rất nhỏ, kỹ thuật PCR cũng có thể khuếch đại và tạo ra hàng triệu bản sao một cách chính xác và dễ dàng.



Để kiểm tra sự tồn tại của virus trước hết người ta sẽ dùng que lấy mẫu tại các mô và dịch cơ thể ở nhiều vị trí, thường sẽ là mũi hoặc cổ họng của bệnh nhân. Que mẫu sau đó sẽ được bảo quản trong ống và gửi đến phòng thí nghiệm để phân tích. Quá trình phân tích diễn ra khá phức tạp và thường tốn một vài ngày cho tới vài tuần kể từ khi lấy mẫu.

DNA chính là vật liệu di truyền để cấu thành các đặc điểm của chúng ta và cả một số loại virus. Thế nhưng virus gây ra COVID-19, SARS-CoV-19 (và nhiều loại virus khác) lại không chứa các chuỗi DNA kép mà chỉ chứa RNA chuỗi đơn. Bên cạnh đó do xét nghiệm PCR chỉ có thể tạo ra bản sao cho DNA, vì thế trước hết người ta cần phải chuyển đổi RNA thành DNA.

Người ta sẽ chiết xuất RNA của virus từ que mẫu. Sau đó, mẫu thử cần được lọc tế bào người và các enzyme ra để đem đi làm xét nghiệm PCR. Thông thường các phòng thí nghiệm sẽ sử dụng bộ kits dụng cụ được sản xuất đặc biệt phục vụ cho mục đích này. Sau đó, RNA tinh khiết được trộn với một enzyme được gọi là enzyme phiên mã ngược, enzyme này sẽ có nhiệm vụ chuyển đổi RNA chuỗi đơn thành DNA chuỗi kép để có thể sử dụng được kỹ thuật PCR. Cái vụ chuyển từ RNA thành DNA này sinh học cấp hai có rồi đó, anh em nào mà học chăm là biết à.

Tiếp đến, DNA của virus được cho vào ống nghiệm và thêm vào các chất sau:

• Các đoạn mồi: Đây là những đoạn DNA ngắn được chế tạo để có thể liên kết với DNA của virus.
• Nucleotide: những thành phần cơ sở để cấu thành DNA, gồm các loại A T G X
• Một enzyme tạo dựng DNA: mục đích để tạo ra các bản sao cho DNA
• Một máy PCR gia nhiệt hỗn hợp sẽ được sử dụng để làm duỗi thẳng các đoạn DNA sợi kép, sau đó các đoạn mồi có thể liên kết được với DNA khi đã nguội. Khi các đoạn mồi đã liên kết với DNA, chúng sẽ tạo ra một điểm khởi đầu cho các enzyme xây dựng DNA và bắt đầu sao chép các đoạn đó để tạo ra DNA. Thông qua việc gia nhiệt và làm lạnh, quá trình này sẽ lặp lại nhiều lần đến khi hàng triệu bản sao DNA được tạo ra. Điều này cũng giải thích cách PCR khuếch đại mã di truyền của virus.
• Tiếp đến thuốc nhuộm huỳnh quang được thêm vào ống nghiệm trong khi DNA đang được nhân bản. Thuốc nhuộm này liên kết với DNA đã sao chép, làm tăng cường màu huỳnh quang và sáng hơn. Chính ánh sáng này là dấu hiệu để người ta nhận biết sự hiện diện của virus.

Cường độ huỳnh quang tỉ lệ thuận với các bản sao DNA của virus được tạo ra. Khi cường độ huỳnh quang của mẫu vượt quá ngưỡng mức nhất định thì mẫu được xem là dương tính. Trong trường hợp mẫu không chứa virus, xét nghiệm PCR không tạo ra các bản sao, do đó ngưỡng huỳnh quang không đạt mức nền, thử nghiệm được xem là âm tính.

Tuy rằng quá trình nghe có vẻ phức tạp, thế nhưng kỹ thuật PCR có độ chính xác cao đáng tin cậy trong việc phát hiện các căn bệnh truyền nhiễm. Đó cũng là lý do tại sao PCR được sử dụng rộng rãi để xét nghiệm COVID-19. Tuy nhiên, nhiều quốc gia hiện đang gặp vài vấn đề liên quan đến việc mở rộng quy mô xét nghiệm.

Lý do đơn giản là bởi thời gian, kết quả xét nghiệm PCR có thể mất đến vài giờ. Vấn đề về thời gian cùng với khả năng có thể xét nghiệm sẽ tạo ra giới hạn số lượng xét nghiệm mà một phòng thí nghiệm có thể thực hiện trong một ngày. Chẳng hạn một phòng thí nghiệm nghiên cứu nhỏ có thể xét nghiệm được 80 mẫu một ngày, với những nơi quy mô được trang bị nhiều máy hơn, năng suất có thể là 1000-2000 mẫu. Một hạn chế khác là việc thiếu thuốc thử cần thiết để làm xét nghiệm. Do nhu cầu xét nghiệm rất cao dẫn đến sự thiếu hụt, nhiều quốc gia đã bị trì hoãn do thiếu thuốc thử.

Mặc dù kỹ thuật PCR có độ chính xác cao thế nhưng ở một số trường hợp, kết quả cũng có sự sai lệch. Nguyên nhân chủ yếu là do mẫu phẩm bị nhiễm bẩn, hay bảo quản không đúng cách cũng có thể làm sai lệch kết quả, dẫn đến trường hợp dương tính giả (khi ai đó không có virus nhưng xét nghiệm lại có) hoặc âm tính giả (khi ai đó có virus nhưng kết quả cho thấy họ không nhiễm bệnh).

Hạn chế cuối cùng của phương pháp PCR là kỹ thuật này chỉ có thể nhận biết virus tại ngay thời điểm thực hiện xét nghiệm. Trong trường hợp nếu ai đó đã từng mắc bệnh sau đó hồi phục trước thời điểm xét nghiệm, thì phương pháp này không thể xác định được. Bởi nếu ai đó đã từng có virus và đã phục hồi, họ sẽ sinh ra miễn dịch kháng virus trong một thời gian trước khi có khả năng tái nhiễm.

Còn để xét nghiệm liệu ai đó đã từng nhiễm virus trước kia hay không, người ta sử dụng loại xét nghiệm dựa trên kháng thể. Vì khi đó cơ thể người từng nhiễm bệnh sẽ sản sinh ra loại kháng thể chống lại virus, các kháng thể đó vẫn tồn tại trong máu suốt một khoảng thời gian sau khi nhiễm bệnh. Và với phương pháp xét nghiệm kháng thể, người ta có thể phát hiện ra chúng. Hiện tại, một số công ty đang nghiên cứu xét nghiệm kháng thể đối với virus SARS-CoV-2 và dự kiến phương pháp này sẽ được triển khai nhanh chóng khi đã sẵn sàng.

Ngoài ra, trong trường hợp thiếu hụt bộ dụng cụ xét nghiệm PCR, người ta cũng thực hiện một số xét nghiệm khác hiệu quả như xét nghiệm tìm kiếm các protein cụ thể trên bề mặt virus. Mặc dù phương pháp này tốn thời gian ít hơn so với PCR, thế nhưng độ sai lệch của phương pháp này cũng lớn hơn. Do đó, nhiều khả năng kết quả sẽ không chính xác.

Cho đến khi tốc độ và số lượng thực hiện xét nghiệm tăng lên, nhiều quốc gia vẫn đang khuyến cáo người dân nên tự chủ động bảo vệ bản thân, tự cách ly tại nhà và khai báo y tế để ngăn chặn sự lây lan của virus.

Theo Compoundchem