一、引言
臨床基因擴(kuò)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?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)，它能夠?qū)ξ⒘康?DNA 或 RNA 進(jìn)行大量擴(kuò)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(zhǔn)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(zhǔn)確性、可靠性和可重復(fù)性，臨床基因擴(kuò)增檢驗實驗室的設(shè)計必須遵循嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋空間布局、設(shè)備配置、環(huán)境控制、安全防護(hù)等多個維度。
二、設(shè)計遵循的法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)
（一）國內(nèi)法規(guī)
1. 《醫(yī)療機構(gòu)臨床基因擴(kuò)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(dāng)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(kuò)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(kuò)增檢驗實驗室作為臨床實驗室的重要組成部分，需嚴(yán)格遵循此辦法。
3. 《臨床基因擴(kuò)增檢驗實驗室工作導(dǎo)則》：詳細(xì)闡述了臨床基因擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)備區(qū)、標(biāo)本制備區(qū)、擴(kuò)增區(qū)、擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)
1. ISO 15189《醫(yī)學(xué)實驗室 - 質(zhì)量和能力的要求》：此標(biāo)準(zhǔn)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(kuò)增檢驗實驗室若遵循該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(rèn)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(biāo)準(zhǔn)能確保實驗室數(shù)據(jù)的可靠性和可比性。
2. ISO 14644《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(jìn)行了規(guī)范。臨床基因擴(kuò)增檢驗實驗室部分區(qū)域，如標(biāo)本制備區(qū)和擴(kuò)增區(qū)，對空氣潔凈度有較高要求，遵循此標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)確性。
三、功能區(qū)域設(shè)計
（一）區(qū)域劃分原則
臨床基因擴(kuò)增檢驗實驗室原則上應(yīng)設(shè)置試劑儲存和準(zhǔn)備區(qū)、標(biāo)本制備區(qū)、擴(kuò)增區(qū)、擴(kuò)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(dāng)合并。比如，若使用實時熒光 PCR 儀，由于其在擴(kuò)增過程中可實時監(jiān)測擴(kuò)增產(chǎn)物，擴(kuò)增區(qū)和擴(kuò)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(kuò)增檢測為一體的自動化分析儀，標(biāo)本制備區(qū)、擴(kuò)增區(qū)、擴(kuò)增產(chǎn)物分析區(qū)可進(jìn)行合并。
（二）各區(qū)域功能及設(shè)計要點
1. 試劑儲存和準(zhǔn)備區(qū)：此區(qū)域主要承擔(dān)貯存試劑的制備、分裝以及擴(kuò)增反應(yīng)混合液的準(zhǔn)備工作，同時也用于離心管、吸頭等消耗品的貯存和準(zhǔn)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(jìn)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(biāo)本制備區(qū)：該區(qū)域主要進(jìn)行臨床標(biāo)本的保存、核酸（RNA、DNA）提取、貯存以及將其加入至擴(kuò)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(jìn)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(jìn)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(biāo)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(biāo)本制備區(qū)的總面積宜在 30 - 40㎡之間。
3. 擴(kuò)增區(qū)：主要用于 DNA 或 cDNA 的擴(kuò)增操作。在巢式 PCR 測定中，因第一輪擴(kuò)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(jìn)行。本區(qū)相對于鄰近區(qū)域應(yīng)為負(fù)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(jìn)行。設(shè)備方面，需配備核酸擴(kuò)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(kuò)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(kuò)增產(chǎn)物分析區(qū)：用于擴(kuò)增片段的進(jìn)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(kuò)增產(chǎn)物污染來源，所以相對于鄰近區(qū)域應(yīng)為負(fù)壓，避免擴(kuò)增產(chǎn)物擴(kuò)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(hù)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(kuò)增檢驗實驗室的空氣流向應(yīng)嚴(yán)格按照試劑儲存和準(zhǔn)備區(qū)→標(biāo)本制備區(qū)→擴(kuò)增區(qū)→擴(kuò)增產(chǎn)物分析區(qū)的方向進(jìn)行，堅決防止擴(kuò)增產(chǎn)物順空氣氣流進(jìn)入擴(kuò)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(zhǔn)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(biāo)本制備區(qū)在進(jìn)行核酸提取等操作時，需避免外來氣溶膠干擾；擴(kuò)增區(qū)產(chǎn)生的擴(kuò)增產(chǎn)物具有高污染性，不能倒流至前序區(qū)域；擴(kuò)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(zhǔn)備區(qū)對壓力梯度雖無嚴(yán)格要求，但應(yīng)保持相對穩(wěn)定的氣壓環(huán)境；標(biāo)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(kuò)增區(qū)相對于鄰近區(qū)域為負(fù)壓，可設(shè)置為 - 5 - - 10Pa 的負(fù)壓，防止本區(qū)產(chǎn)生的氣溶膠外溢；擴(kuò)增產(chǎn)物分析區(qū)相對于鄰近區(qū)域為負(fù)壓，且負(fù)壓值應(yīng)相對更大，如 - 10 - - 15Pa，以有效阻止擴(kuò)增產(chǎn)物向其他區(qū)域擴(kuò)散。可通過安裝排風(fēng)扇、負(fù)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(biāo)準(zhǔn)。
五、設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)
（一）試劑儲存和準(zhǔn)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(zhǔn)，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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)。
（二）標(biāo)本制備區(qū)設(shè)備
1. 冰箱：除 2 - 8℃冰箱用于短期保存標(biāo)本和部分試劑外， - 20℃或 - 80℃冰箱用于長期保存標(biāo)本，以維持標(biāo)本中核酸的穩(wěn)定性。
2. 高速離心機：用于標(biāo)本的離心分離，使細(xì)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(xì)胞等。
4. 微量加樣器：與試劑儲存和準(zhǔn)備區(qū)類似，需覆蓋合適量程，且保證加樣準(zhǔn)確性。
5. 可移動紫外燈：同試劑儲存和準(zhǔn)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(biāo)本間的交叉污染。
（三）擴(kuò)增區(qū)設(shè)備
1. 核酸擴(kuò)增儀：作為核心設(shè)備，其性能直接影響擴(kuò)增效果和實驗結(jié)果的準(zhǔn)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(kuò)增精度高且穩(wěn)定性好的核酸擴(kuò)增儀。
2. 微量加樣器：用于向擴(kuò)增反應(yīng)管中添加擴(kuò)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(kuò)增區(qū)工作區(qū)域進(jìn)行消毒，減少擴(kuò)增產(chǎn)物殘留污染。
（四）擴(kuò)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(hù)和校準(zhǔn)，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(zhǔn)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(biāo)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(jìn)行，減少核酸降解風(fēng)險；擴(kuò)增區(qū)溫度需根據(jù)核酸擴(kuò)增儀的要求進(jìn)行精準(zhǔn)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(kuò)增儀的正常運行和擴(kuò)增反應(yīng)的準(zhǔn)確性；擴(kuò)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(jìn)行記錄和監(jiān)控，確保溫濕度始終處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。
（二）潔凈度要求
標(biāo)本制備區(qū)和擴(kuò)增區(qū)對潔凈度要求較高，可參照 ISO 7（相當(dāng)于萬級潔凈度）標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計和維護(hù)。通過安裝高效空氣過濾器（HEPA），對進(jìn)入實驗室的空氣進(jìn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)要求，降低實驗過程中的污染風(fēng)險。
七、安全防護(hù)設(shè)計
（一）生物安全防護(hù)
1. 人員防護(hù)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(hù)裝備。在標(biāo)本制備區(qū)，由于可能接觸具有潛在傳染性的臨床標(biāo)本，需穿戴工作服、帽子、口罩、手套、護(hù)目鏡等，且手套應(yīng)選擇無粉、耐穿刺的材質(zhì)，護(hù)目鏡需具備良好的視野和防護(hù)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(biāo)本制備區(qū)的生物安全柜是重要的生物安全防護(hù)設(shè)備，操作人員應(yīng)嚴(yán)格按照生物安全柜的操作規(guī)程進(jìn)行操作。在使用前，需對生物安全柜進(jìn)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(jìn)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(jìn)行妥善處理，并再次對安全柜進(jìn)行消毒。同時，應(yīng)定期對生物安全柜進(jìn)行檢測和維護(hù)，確保其防護(hù)性能符合標(biāo)準(zhǔn)。
3. 廢棄物處理：實驗室產(chǎn)生的廢棄物應(yīng)嚴(yán)格分類處理。生物廢棄物，如含有病原體的標(biāo)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行回收處理，嚴(yán)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(hù)
1. 試劑管理：對實驗室使用的各類化學(xué)試劑進(jìn)行嚴(yán)格管理，建立詳細(xì)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(hù)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行維護(hù)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(jìn)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(dá)并進(jìn)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(kuò)增檢驗實驗室的設(shè)計是一個復(fù)雜且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南到y(tǒng)工程，只有嚴(yán)格遵循相關(guān)法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)，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(hù)等各個方面進(jìn)行精心設(shè)計和建設(shè)，才能打造出一個高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的實驗室，為臨床基因擴(kuò)增檢驗工作提供可靠保障，助力精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展。
