臨床基因擴增檢驗實驗室，常被稱為PCR實驗室，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過聚合酶鏈式反應(yīng)（PCR）技術(shù)，它能夠?qū)ξ⒘康腄NA或RNA進行大量擴增，為疾病的早期診斷、病情監(jiān)測、治療方案選擇以及預(yù)后評估提供精準依據(jù)。從感染性疾病的病原體檢測，如新冠病毒、乙肝病毒，到遺傳疾病的基因篩查，再到腫瘤的基因分型與靶向治療指導(dǎo)，PCR技術(shù)的應(yīng)用極為廣泛。為確保實驗結(jié)果的準確性、可靠性和可重復(fù)性，臨床基因擴增檢驗實驗室的設(shè)計必須遵循嚴格標準，涵蓋空間布局、設(shè)備配置、環(huán)境控制、安全防護等多個維度。
二、設(shè)計遵循的法規(guī)與標準
（一）國內(nèi)法規(guī)
1.《醫(yī)療機構(gòu)臨床基因擴增檢驗實驗室管理辦法》：該辦法對實驗室的設(shè)置審批、人員資質(zhì)、質(zhì)量管理、監(jiān)督管理等方面做出了全面規(guī)定。明確要求實驗室應(yīng)當具備與所開展檢驗項目相適應(yīng)的專業(yè)技術(shù)人員、設(shè)備、設(shè)施、工作區(qū)域以及質(zhì)量控制體系，且要通過省級衛(wèi)生行政部門的技術(shù)審核方可開展臨床基因擴增檢驗項目。
2.《醫(yī)療機構(gòu)臨床實驗室管理辦法》：從醫(yī)療機構(gòu)臨床實驗室的組織管理、質(zhì)量管理、安全管理等方面提出要求，強調(diào)實驗室應(yīng)遵守相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和操作規(guī)程，保障檢測質(zhì)量和生物安全，臨床基因擴增檢驗實驗室作為臨床實驗室的重要組成部分，需嚴格遵循此辦法。
3.《臨床基因擴增檢驗實驗室工作導(dǎo)則》：詳細闡述了臨床基因擴增檢驗實驗室的區(qū)域設(shè)計原則、空氣流向、儀器設(shè)備配置標準以及工作基本原則等。例如，明確規(guī)定了實驗室應(yīng)設(shè)置試劑儲存和準備區(qū)、標本制備區(qū)、擴增區(qū)、擴增產(chǎn)物分析區(qū)這四個區(qū)域，且在物理空間上必須完全相互獨立。
（二）國際標準
1.ISO15189《醫(yī)學(xué)實驗室-質(zhì)量和能力的要求》：此標準為醫(yī)學(xué)實驗室在質(zhì)量體系、管理職責(zé)、資源管理、過程管理、結(jié)果報告等方面提供了規(guī)范。臨床基因擴增檢驗實驗室若遵循該標準進行設(shè)計和運營，有助于提升實驗室的整體質(zhì)量和能力，增強檢驗結(jié)果的國際認可度，尤其在涉及國際合作研究或臨床診斷項目時，符合該標準能確保實驗室數(shù)據(jù)的可靠性和可比性。
2.ISO14644《潔凈室及相關(guān)受控環(huán)境》：對潔凈室的空氣潔凈度等級、設(shè)計與建造、運行等方面進行了規(guī)范。臨床基因擴增檢驗實驗室部分區(qū)域，如標本制備區(qū)和擴增區(qū)，對空氣潔凈度有較高要求，遵循此標準有助于控制空氣中的塵埃粒子和微生物含量，減少對實驗的干擾和污染，確保實驗結(jié)果的準確性。
三、功能區(qū)域設(shè)計
（一）區(qū)域劃分原則
臨床基因擴增檢驗實驗室原則上應(yīng)設(shè)置試劑儲存和準備區(qū)、標本制備區(qū)、擴增區(qū)、擴增產(chǎn)物分析區(qū)這四個核心區(qū)域。各區(qū)域在物理空間上需完全相互獨立，無論是在空間布局還是實際使用中，都應(yīng)始終保持分隔狀態(tài)，杜絕空氣的直接相通，以最大程度避免交叉污染。不過，根據(jù)使用儀器的功能特性，區(qū)域可適當合并。比如，若使用實時熒光PCR儀，由于其在擴增過程中可實時監(jiān)測擴增產(chǎn)物，擴增區(qū)和擴增產(chǎn)物分析區(qū)可合并為一個區(qū)域；若采用樣本處理、核酸提取及擴增檢測為一體的自動化分析儀，標本制備區(qū)、擴增區(qū)、擴增產(chǎn)物分析區(qū)可進行合并。
（二）各區(qū)域功能及設(shè)計要點
1.試劑儲存和準備區(qū)：此區(qū)域主要承擔貯存試劑的制備、分裝以及擴增反應(yīng)混合液的準備工作，同時也用于離心管、吸頭等消耗品的貯存和準備。設(shè)計時，需配備2-8℃和-20℃以下的冰箱，分別用于儲存不同性質(zhì)的試劑；設(shè)置混勻器，用于試劑的混合均勻；配備微量加樣器，且量程需覆蓋0.2-1000μL，以滿足不同體積試劑添加的需求；可移動紫外燈應(yīng)靠近工作臺面放置，方便對工作區(qū)域進行紫外消毒；此外，還需配備一次性手套、耐高壓處理的離心管和加樣器吸頭等消耗品，以及專用工作服、工作鞋（套）和辦公用品。房間面積宜控制在15-20㎡，以保證工作空間的合理性。
2.標本制備區(qū)：該區(qū)域主要進行臨床標本的保存、核酸（RNA、DNA）提取、貯存以及將其加入至擴增反應(yīng)管的操作，若涉及測定RNA時，還包括cDNA的合成。由于在樣本混合、核酸純化過程中極易發(fā)生氣溶膠所致的污染，因此本區(qū)相對于鄰近區(qū)域應(yīng)保持正壓，防止氣溶膠從鄰近區(qū)域進入。為避免樣本間的交叉污染，加入待測核酸后，必須立即蓋好含反應(yīng)混合液的反應(yīng)管。對于具有潛在傳染危險性的材料，操作必須在生物安全柜內(nèi)進行，且要有明確的樣本處理和滅活程序。在設(shè)備配置方面，需配備2-8℃冰箱、-20℃或-80℃冰箱，用于標本和試劑的不同溫度保存；高速離心機用于樣本的離心分離；混勻器、水浴箱或加熱模塊輔助核酸提取等操作；微量加樣器、可移動紫外燈也是必備設(shè)備；此外，必須配備生物安全柜，且若實驗室內(nèi)配備生物安全柜，每配備一臺，實驗室面積宜增加10㎡，標本制備區(qū)的總面積宜在30-40㎡之間。
3.擴增區(qū)：主要用于DNA或cDNA的擴增操作。在巢式PCR測定中，因第一輪擴增后通常需打開反應(yīng)管，污染風(fēng)險較高，第二次加樣操作必須在此區(qū)域進行。本區(qū)相對于鄰近區(qū)域應(yīng)為負壓，防止氣溶膠從本區(qū)漏出，從而避免對其他區(qū)域造成污染。為降低氣溶膠污染風(fēng)險，應(yīng)盡量減少在本區(qū)內(nèi)不必要的走動，個別操作如加樣等應(yīng)在超凈臺內(nèi)進行。設(shè)備方面，需配備核酸擴增儀這一核心設(shè)備，同時配備微量加樣器、可移動紫外燈、一次性手套、耐高壓處理的離心管和加樣器吸頭（帶濾芯）、專用工作服、工作鞋以及辦公用品。擴增室面積控制在25-30㎡，且在實驗室建造過程中，需給PCR儀配備專門的UPS電源，以保障其在突發(fā)停電情況下能正常工作。
4.擴增產(chǎn)物分析區(qū)：用于擴增片段的進一步分析測定，常見的分析方法包括雜交、酶切電泳、變性高效液相分析、測序等。此區(qū)是最主要的擴增產(chǎn)物污染來源，所以相對于鄰近區(qū)域應(yīng)為負壓，避免擴增產(chǎn)物擴散至其他區(qū)域。若使用全自動封閉分析儀器檢測，此區(qū)域可根據(jù)實際情況選擇是否設(shè)置。設(shè)備配置需依據(jù)具體的分析方法而定，基本配置包括微量加樣器、可移動紫外燈、專用工作服、工作鞋和辦公用品等。若涉及如溴化乙錠、丙烯酰胺、甲醛或放射性核素等可能致基因突變和有毒物質(zhì)的操作，必須加強實驗人員的安全防護措施。產(chǎn)物分析區(qū)面積控制在30-40㎡，若考慮后續(xù)可能增加測序儀等設(shè)備，需預(yù)留足夠空間。
四、空氣流向與壓力控制
（一）空氣流向設(shè)計
臨床基因擴增檢驗實驗室的空氣流向應(yīng)嚴格按照試劑儲存和準備區(qū)→標本制備區(qū)→擴增區(qū)→擴增產(chǎn)物分析區(qū)的方向進行，堅決防止擴增產(chǎn)物順空氣氣流進入擴增前的區(qū)域。這一氣流走向設(shè)計是基于實驗流程和污染控制的考慮，試劑儲存和準備區(qū)作為相對清潔的區(qū)域，應(yīng)首先保證其不受后續(xù)區(qū)域污染；標本制備區(qū)在進行核酸提取等操作時，需避免外來氣溶膠干擾；擴增區(qū)產(chǎn)生的擴增產(chǎn)物具有高污染性，不能倒流至前序區(qū)域；擴增產(chǎn)物分析區(qū)作為污染風(fēng)險最高的區(qū)域，其空氣應(yīng)有序排出，不得對其他區(qū)域造成影響。
（二）壓力梯度設(shè)置
為實現(xiàn)合理的空氣流向，各區(qū)域需設(shè)置不同的壓力梯度。試劑儲存和準備區(qū)對壓力梯度雖無嚴格要求，但應(yīng)保持相對穩(wěn)定的氣壓環(huán)境；標本制備區(qū)相對于鄰近區(qū)域為正壓，一般可設(shè)置為5-10Pa的正壓，以確保鄰近區(qū)域的氣溶膠不會流入本區(qū)；擴增區(qū)相對于鄰近區(qū)域為負壓，可設(shè)置為-5--10Pa的負壓，防止本區(qū)產(chǎn)生的氣溶膠外溢；擴增產(chǎn)物分析區(qū)相對于鄰近區(qū)域為負壓，且負壓值應(yīng)相對更大，如-10--15Pa，以有效阻止擴增產(chǎn)物向其他區(qū)域擴散?？赏ㄟ^安裝排風(fēng)扇、負壓排風(fēng)裝置或其他可行方式來實現(xiàn)各區(qū)域的壓力控制和空氣流向要求，同時應(yīng)配備壓力監(jiān)測裝置，實時監(jiān)控各區(qū)域的壓力變化，確保壓力梯度始終符合設(shè)計標準。
五、設(shè)備配置標準
（一）試劑儲存和準備區(qū)設(shè)備
1.冰箱：2-8℃冰箱用于儲存需常溫冷藏的試劑，-20℃以下冰箱用于保存對溫度要求更低的特殊試劑和部分酶類等。
2.混勻器：確保試劑在配制過程中能混合均勻，保證試劑成分的一致性。
3.微量加樣器：覆蓋0.2-1000μL的量程范圍，滿足不同體積試劑的精確添加需求，加樣器應(yīng)定期校準，確保加樣精度。
4.可移動紫外燈：近工作臺面放置，在工作前后對臺面及周邊區(qū)域進行紫外消毒，有效殺滅可能存在的微生物和核酸污染。
5.其他消耗品：配備一次性手套、耐高壓處理的離心管和加樣器吸頭，防止交叉污染，且這些消耗品應(yīng)符合相關(guān)質(zhì)量標準。
（二）標本制備區(qū)設(shè)備
1.冰箱：除2-8℃冰箱用于短期保存標本和部分試劑外，-20℃或-80℃冰箱用于長期保存標本，以維持標本中核酸的穩(wěn)定性。
2.高速離心機：用于標本的離心分離，使細胞、核酸等成分分層，便于后續(xù)提取操作，離心機的轉(zhuǎn)速和離心力需滿足核酸提取實驗的要求。
3.混勻器、水浴箱或加熱模塊：混勻器輔助樣本與試劑的混合；水浴箱或加熱模塊在核酸提取過程中，用于特定溫度條件下的反應(yīng)，如加熱裂解細胞等。
4.微量加樣器：與試劑儲存和準備區(qū)類似，需覆蓋合適量程，且保證加樣準確性。
5.可移動紫外燈：同試劑儲存和準備區(qū)，用于消毒工作區(qū)域。
6.生物安全柜：必須配備二級生物安全柜，且若選擇B2型生物安全柜，其工作區(qū)垂直氣流全部來自實驗室，排風(fēng)經(jīng)過高效過濾器過濾后直接排至室外，避免柜內(nèi)空氣循環(huán)造成標本間的交叉污染。
（三）擴增區(qū)設(shè)備
1.核酸擴增儀：作為核心設(shè)備，其性能直接影響擴增效果和實驗結(jié)果的準確性。應(yīng)根據(jù)實驗室開展的檢測項目和樣本量，選擇合適通量、擴增精度高且穩(wěn)定性好的核酸擴增儀。
2.微量加樣器：用于向擴增反應(yīng)管中添加擴增反應(yīng)混合液、DNA模板等試劑，同樣需保證加樣精度。
3.可移動紫外燈：用于對擴增區(qū)工作區(qū)域進行消毒，減少擴增產(chǎn)物殘留污染。
（四）擴增產(chǎn)物分析區(qū)設(shè)備
設(shè)備配置依據(jù)具體分析方法而定，如采用雜交方法，需配備雜交爐、洗膜設(shè)備等；采用電泳分析，需配備電泳儀、凝膠成像系統(tǒng)等；若為測序分析，則需配備相應(yīng)的測序儀及配套設(shè)備。此外，微量加樣器用于分析過程中的試劑添加，可移動紫外燈用于工作區(qū)域消毒。無論采用何種分析方法，設(shè)備的性能和質(zhì)量都應(yīng)滿足實驗要求，且需定期維護和校準，確保分析結(jié)果的可靠性。
六、環(huán)境控制要求
（一）溫濕度控制
不同區(qū)域?qū)貪穸鹊囊笥兴町悺Ｒ话銇碚f，試劑儲存和準備區(qū)溫度宜控制在18-26℃，相對濕度控制在40%-65%，在此溫濕度條件下，可保證試劑的穩(wěn)定性和有效期；標本制備區(qū)溫度可控制在20-25℃，相對濕度45%-60%，適宜的溫濕度有助于核酸提取等操作的順利進行，減少核酸降解風(fēng)險；擴增區(qū)溫度需根據(jù)核酸擴增儀的要求進行精準控制，通常在儀器運行過程中，周邊環(huán)境溫度宜保持在22-24℃，相對濕度40%-55%，穩(wěn)定的溫濕度能確保擴增儀的正常運行和擴增反應(yīng)的準確性；擴增產(chǎn)物分析區(qū)溫度控制在18-26℃，相對濕度40%-65%，滿足分析儀器和實驗操作的環(huán)境需求。為實現(xiàn)精確的溫濕度控制，實驗室應(yīng)安裝溫濕度傳感器和空調(diào)系統(tǒng)、除濕機或加濕器等設(shè)備，并設(shè)置專人定期對溫濕度進行記錄和監(jiān)控，確保溫濕度始終處于標準范圍內(nèi)。
（二）潔凈度要求
標本制備區(qū)和擴增區(qū)對潔凈度要求較高，可參照ISO7（相當于萬級潔凈度）標準進行設(shè)計和維護。通過安裝高效空氣過濾器（HEPA），對進入實驗室的空氣進行過濾，去除空氣中的塵埃粒子和微生物，保證實驗環(huán)境的潔凈。實驗室的墻面、地面和天花板應(yīng)采用光潔、不吸附、耐腐蝕、易清洗消毒的材料，如彩鋼板、環(huán)氧樹脂地坪等，減少灰塵積聚和微生物滋生。同時，應(yīng)定期對實驗室進行清潔和消毒，可采用紫外線照射、化學(xué)消毒劑擦拭等方式，確保實驗室的潔凈度符合標準要求，降低實驗過程中的污染風(fēng)險。
七、安全防護設(shè)計
（一）生物安全防護
1.人員防護裝備：實驗人員在各區(qū)域工作時，必須配備相應(yīng)的個人防護裝備。在標本制備區(qū)，由于可能接觸具有潛在傳染性的臨床標本，需穿戴工作服、帽子、口罩、手套、護目鏡等，且手套應(yīng)選擇無粉、耐穿刺的材質(zhì)，護目鏡需具備良好的視野和防護性能；在其他區(qū)域，也應(yīng)根據(jù)實際情況佩戴工作服、帽子、口罩和手套等，防止實驗過程中可能產(chǎn)生的生物氣溶膠、化學(xué)試劑等對人員造成傷害。
2.生物安全柜使用：標本制備區(qū)的生物安全柜是重要的生物安全防護設(shè)備，操作人員應(yīng)嚴格按照生物安全柜的操作規(guī)程進行操作。在使用前，需對生物安全柜進行清潔和消毒，檢查其運行狀態(tài)是否正常；操作過程中，應(yīng)避免雙臂頻繁進出安全柜，防止氣流擾動造成污染；使用后，對安全柜內(nèi)的廢棄物進行妥善處理，并再次對安全柜進行消毒。同時，應(yīng)定期對生物安全柜進行檢測和維護，確保其防護性能符合標準。
3.廢棄物處理：實驗室產(chǎn)生的廢棄物應(yīng)嚴格分類處理。生物廢棄物，如含有病原體的標本、一次性手套、吸頭等，需放置在專用的生物安全廢棄物袋中，經(jīng)過高壓滅菌等無害化處理后，交由有資質(zhì)的單位進行處置；化學(xué)廢棄物，如廢棄的試劑、反應(yīng)液等，應(yīng)根據(jù)其化學(xué)性質(zhì)進行分類收集，存放在專門的化學(xué)廢棄物容器中，由專業(yè)的環(huán)保公司進行回收處理，嚴禁隨意丟棄或混合處理廢棄物，防止對環(huán)境和人員造成危害。
（二）化學(xué)安全防護
1.試劑管理：對實驗室使用的各類化學(xué)試劑進行嚴格管理，建立詳細的試劑臺賬，記錄試劑的名稱、規(guī)格、儲存條件、購入時間、使用情況等信息。試劑應(yīng)分類存放，強酸、強堿、易燃易爆、有毒有害等試劑需存放在專門的試劑柜中，并采取相應(yīng)的防護措施，如防火、防爆、通風(fēng)等。對于揮發(fā)性試劑，應(yīng)在通風(fēng)櫥內(nèi)進行操作，防止試劑揮發(fā)產(chǎn)生的有害氣體對人員造成傷害。
2.通風(fēng)系統(tǒng)：實驗室應(yīng)設(shè)計良好的通風(fēng)系統(tǒng)，確保各區(qū)域空氣流通順暢。通風(fēng)櫥應(yīng)具備足夠的排風(fēng)能力，將實驗過程中產(chǎn)生的有害氣體及時排出室外，通風(fēng)櫥的風(fēng)速應(yīng)符合相關(guān)標準要求，一般控制在0.5-0.7m/s之間。同時，應(yīng)定期對通風(fēng)系統(tǒng)進行維護和清潔，更換過濾器，保證通風(fēng)效果，防止有害氣體積聚。
3.緊急處理裝置：配備必要的緊急處理裝置，如洗眼器和緊急噴淋裝置。洗眼器應(yīng)安裝在靠近實驗操作區(qū)域且易于取用的位置，確保在眼睛不慎接觸化學(xué)試劑時，能在第一時間進行沖洗；緊急噴淋裝置應(yīng)安裝在實驗室的明顯位置，覆蓋范圍應(yīng)能滿足人員在緊急情況下迅速到達并進行全身沖洗的需求，以應(yīng)對可能發(fā)生的大面積化學(xué)試劑潑濺事故。
臨床基因擴增檢驗實驗室的設(shè)計是一個復(fù)雜且嚴謹?shù)南到y(tǒng)工程，只有嚴格遵循相關(guān)法規(guī)與標準，從功能區(qū)域劃分、空氣流向與壓力控制、設(shè)備配置、環(huán)境控制到安全防護等各個方面進行精心設(shè)計和建設(shè)，才能打造出一個高質(zhì)量、高標準的實驗室，為臨床基因擴增檢驗工作提供可靠保障，助力精準醫(yī)療的發(fā)展。
