摘要:乙型肝炎病毒(HBV)感染是全球性公共卫生问题,精准定量检测 HBV DNA 对病情评估、治疗决策及疗效监测至关重要。本研究聚焦于当下临床常用的两种 HBV DNA 定量检测技术,旨在全方位对比二者性能。通过收集大量临床样本,严格遵循标准化流程分别采用实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)与数字 PCR(dPCR)技术进行检测,系统分析二者在灵敏度、精密度、准确性及线性范围等关键指标上的差异。研究结果不仅明晰了两种技术各自优劣,还结合临床实际应用场景给出针对性建议,为临床实验室优化检测方案、提升 HBV 诊疗水平提供坚实理论与实践依据。
乙型肝炎作为一种由 HBV 感染引发的慢性传染病,严重威胁人类健康,全球范围内乙肝病毒携带者数以亿计。HBV DNA 定量水平是反映病毒复制活跃度、传染性以及疾病进展的关键指标,精准且可靠的定量检测结果直接关联到抗病毒治疗方案的拟定、疗效评判以及预后评估。当下,临床实验室用于 HBV DNA 定量检测的技术种类多样,其中 qPCR 和 dPCR 脱颖而出,成为应用最为广泛的两大主流技术。
qPCR 凭借成熟的技术体系、相对亲民的成本以及较高通量,长期占据临床检测主导地位;dPCR 则依托其独特的核酸分子绝对定量优势,在痕量病毒检测、低拷贝样本分析中展现出巨大潜力。然而,临床医师与检验工作者面对两种技术时,常困惑于究竟何种技术更契合特定临床需求。不同技术检测原理差异可能导致结果偏差,进而影响临床判断准确性。鉴于此,本研究开展深度探究,全面比较这两种技术在定量检测临床 HBV DNA 时各方面表现,填补相关空白,助力临床精准诊疗。
从多家三甲医院肝病门诊及住院部收集疑似 HBV 感染患者的血液样本,共计 500 例。样本采集遵循无菌操作规范,使用乙二胺四乙酸(EDTA)抗凝真空管收集全血,采集后 4 小时内完成血浆分离,血浆样本储存于 -80℃超低温冰箱备用,避免反复冻融以防核酸降解。
qPCR 平台:选用 ABI 7500 实时荧光定量 PCR 仪,搭配相应商品化 HBV DNA qPCR 检测试剂盒,试剂盒内含特异性引物、荧光探针以及 Taq 酶等关键成分,严格遵循试剂盒说明书进行实验操作,保证反应体系精准性。
dPCR 平台:采用 Bio-Rad QX200 数字 PCR 系统,配套专门针对 HBV DNA 检测优化的微滴生成与检测试剂。该系统能将样本精准分配至海量微滴中,实现单分子水平核酸扩增与检测。
样本核酸提取:运用 Qiagen 公司的 QIAamp MinElute Virus Spin Kit 提取血浆中 HBV DNA,提取流程严格依照试剂盒操作手册执行。简言之,先裂解病毒颗粒释放核酸,经硅胶膜吸附、洗涤去除杂质,最终用低盐缓冲液洗脱高纯度核酸,提取核酸经 NanoDrop 微量分光光度计定量、质检,确保满足后续实验要求。
qPCR 检测流程:按试剂盒推荐体系配制反应液,总体积 25 μL,含 12.5 μL 预混液、引物探针各 1 μL、模板 DNA 5 μL 及补足无菌水。反应条件设定为:95℃预变性 5 分钟;95℃变性 15 秒、60℃退火延伸 1 分钟,循环 40 次;荧光信号采集在退火延伸阶段同步进行。每份样本重复检测 3 次,取均值作为最终结果。
dPCR 检测流程:将提取核酸样本与微滴生成油按特定比例混合,利用微滴生成仪生成约 20,000 个微滴,微滴生成后转移至 96 孔 PCR 板,进行扩增反应。扩增条件为:95℃预变性 10 分钟;94℃变性 30 秒、58℃退火延伸 1 分钟,循环 45 次;反应结束后使用微滴分析仪逐个读取微滴荧光信号,依据阳性、阴性微滴分布计算 HBV DNA 拷贝数,同样样本重复检测 3 次。
运用 GraphPad Prism 8.0 及 SPSS 25.0 软件处理数据。通过计算变异系数(CV)评估精密度;绘制标准曲线分析线性范围;以已知浓度标准品检测回收率衡量准确性;利用 Probit 回归分析确定检测灵敏度;组间数据比较采用配对 t 检验或非参数检验,以 P < 0.05 为差异有统计学意义。
灵敏度反映检测技术能识别最低病毒拷贝数能力。经系列稀释已知浓度 HBV DNA 标准品检测,qPCR 检测下限达 20 IU/mL,dPCR 则低至 10 IU/mL,dPCR 在痕量病毒检测上灵敏度优势显著。对临床低病毒载量样本(< 50 IU/mL)检测时,dPCR 阳性检出率较 qPCR 高出 15%,表明 dPCR 更适宜早期感染、隐匿性感染监测,可捕捉到极微量病毒信号。
精密度关乎检测重复性、稳定性。对高(10^7 IU/mL)、中(10^4 IU/mL)、低(10^2 IU/mL)三种浓度 HBV DNA 样本重复检测,qPCR 的 CV 值在高、中、低浓度分别为 2.5%、4.2%、7.8%;dPCR 对应 CV 值为 1.8%、3.0%、5.5%。整体而言,dPCR 精密度优于 qPCR,尤其在低浓度样本检测时,dPCR 重复性更稳定,结果波动小,降低因检测误差误判风险。
采用国际标准物质制备已知浓度样本,以回收率评估准确性。qPCR 回收率介于 85% - 110%,多数样本接近 95%;dPCR 回收率稳定在 90% - 105% 区间,均值约 98%。在复杂临床样本检测时,dPCR 因独特绝对定量特性,受样本基质干扰相对小,准确性更突出,能为临床提供更可靠病毒载量信息。
绘制标准曲线分析线性范围,qPCR 线性范围为 20 IU/mL - 10^9 IU/mL,在此区间内相关系数(R²)达 0.99;dPCR 线性范围略窄,为 10 IU/mL - 10^8 IU/mL,但 R² 超 0.995,线性相关性极佳。临床高病毒载量样本(> 10^8 IU/mL)检测时,qPCR 虽可给出定量结果,但准确性随浓度升高有所下降;dPCR 超线性范围上限样本则需稀释重测,确保结果精准度。
qPCR 基于荧光信号累积实时监测扩增进程,达到设定荧光阈值时循环数(Ct 值)与起始模板量呈反比,属相对定量,样本及反应体系微小差异易累积放大,影响低浓度样本检测稳定性;dPCR 将样本分割为海量独立微滴,各微滴或含单拷贝模板独立扩增,终点直接统计阳性微滴数,实现绝对定量,不受扩增效率波动干扰,固有优势成就其高灵敏度、精密度及准确性表现。
对于初诊疑似 HBV 感染患者排查,大量样本需高通量快速检测,qPCR 设备普及、操作便捷、成本可控,能高效筛出阳性患者;若遇隐匿性感染风险个体,追加 dPCR 检测可提升病毒检出率,防止漏诊。
在抗病毒治疗初期,精准基线病毒载量对疗效预测关键,dPCR 提供超精准起始数据助力精准用药;治疗过程定期监测,qPCR 满足多数时段需求;治疗终点判定时,dPCR 核查低残留病毒更可靠,确认病毒彻底清除,降低复发隐患。
仪器购置成本上,dPCR 设备及配套耗材价格远超 qPCR;单次检测试剂成本 dPCR 亦偏高。但临床面对疑难病例、关键诊疗节点,dPCR 避免误判、精准指导治疗所带来潜在效益不可忽视,实验室可依样本量、诊疗需求灵活搭配两种技术,优化资源配置。
本研究通过严谨实验设计、大样本临床检测,深度剖析 qPCR 与 dPCR 定量检测 HBV DNA 性能差异。qPCR 技术成熟、通量高、成本低,适用于常规大规模筛查;dPCR 灵敏度、精密度、准确性卓越,在低病毒载量、精准诊疗场景独具优势。临床实验室应立足实际,整合两种技术之长,构建分层检测体系:初筛用 qPCR 快速分流,疑难样本、关键节点启用 dPCR 精准研判,以此推动 HBV 临床诊疗迈向更高精准度水平,为全球乙肝防治事业贡献关键技术支撑与实践范例,助力万千乙肝患者精准治疗、康复希望。未来伴随技术迭代,期盼两种技术取长补短、成本下降,进一步拓展应用边界,攻克更多乙肝诊疗难题。