PCR検査の仕組みをわかりやすく解説!どんな技術?注意点は?
監修医師プロフィール
堤 直也
社会人経験の後、医学部学士入学を経て、医師となる。
国立病院機構等勤務のあと青い鳥会に勤務し現在に至る。
総合内科医、在宅医療の専門医として在宅医療の意味に真摯に向きあう。
新型コロナウイルス感染症(COVID-19)関連のニュースを見ていると頻繁に目にするのがPCR検査という検査です。
報道などによってPCR検査の名前は広く知られることとなりましたが、一体どのような仕組みで新型コロナウイルス感染症(COVID-19)に感染しているかどうかを調べているかをご存じの方は少ないのではないでしょうか?
この記事ではPCR検査の仕組みをわかりやすく解説していきます。
PCR検査の仕組みを知って、これからの新型コロナウイルス感染症(COVID-19)感染予防対策に役立てていきましょう。
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新型コロナウイルス感染症(COVID-19)感染を調べるファーストチョイス
抗原検査はPCR検査と同じく新型コロナウイルス感染症(COVID-19)に現在感染しているかどうかを調べるための検査です。
一方、抗体検査は過去に新型コロナウイルス感染症(COVID-19)に感染していたかどうかを調べるもので、現在感染しているかはわかりません。
PCR検査はどんな検査なんでしょうか?
PCR検査はこれらの検査の中でももっとも精度が高いとされている検査です。
そのため、新型コロナウイルス感染症(COVID-19)への感染が疑われる場合はまずはPCR検査を受けることがファーストチョイスとなります。
PCR検査の仕組みや技術
PCR検査の仕組みについて教えてください。
唾液など調べる検査ですよね?
新型コロナウイルス感染症(COVID-19)の感染を調べるためにPCR検査で用いられるのは鼻やのどの粘液か、唾液です。
なぜ鼻やのどの粘液か唾液なんでしょう?血液ではだめなんですか?
抗体検査の場合は血液を検査しますが、PCR検査の場合はウイルスが多くいる場所を狙って検体(調べる対象)を採取します。
新型コロナウイルス感染症(COVID-19)は鼻やのど、唾液中に存在するため、そこから検体を採取します。
採取した検体はどのように調べるんですか?
PCR検査は英語ではPolymerase Chain Reactionといい、これはポリメラーゼ連鎖反応という意味です。
DNAポリメラーゼという酵素の働きを利用することでウイルスを増やし、検査で見つけられるようにします。
PCR検査ではウイルスの遺伝子を増やしていたんですね。
どうやって増やすんですか?
PCR検査では、酵素やプライマーなど専用の薬品と検体を混ぜ合わせ、それをPCR検査機器の中で加熱・冷却を繰り返します。
それによって、新型コロナウイルス感染症(COVID-19)の遺伝子(RNA)を数十億倍にも増やすことができます。
数十億倍ですか?
PCR検査はこのように、少量のサンプルからでも調べるのに十分な量に増やすことができるのが強みです。
2本鎖のDNAを1本鎖に
もう少し詳しく仕組みについて知りたいです。
プライマーとはなんですか?
プライマーとは20塩基ほどの鎖のことです。
増幅させたい配列と対になるよう、人工的に作られています。
DNAは2本の鎖状になっていますが、PCR検査機器の中で熱することでこの2本鎖は変性し、1本ずつの鎖になります。
2本の鎖をほどいて1本にした感じですね。
そして、今度は冷却します。
すると、1本鎖になったDNAとプライマーが結合します。
その後再度加熱するとDNAポリメラーゼの働きによってDNAが合成され、2本鎖のDNAが出来上がります。
2本鎖のDNAを1本ずつの鎖にして、それをプライマーにくっつけることで複製していくんですね。
PCR検査ではこのサイクルを繰り返していくことで、ウイルスを増幅させていきます。
最初はたった2つだけだったとしても、35回このサイクルを繰り返せば2の35乗ということになり非常に大きな数になります。
PCR検査は検体採取が重要
少しのウイルスからでもそんなにたくさん増やすことができるなんて便利な検査ですね。
PCR検査は革命的な発明だと言われていますが、新型コロナウイルス感染症(COVID-19)の感染を調べるうえでは、注意も必要です。
どんな注意ですか?
PCR検査でウイルスを増やすためには、ある程度のウイルス量が必要です。
必要量に満たなかった場合、増やすことができず検査結果が陰性となることがあります。
正しい方法で検体採取を行わなければいけないということですね。
PCR検査は汚染(コンタミネーション)に極端に弱いと言われているため、検査で正確な結果を求めるためにはその分丁寧な検査が求められます。
まとめ
PCR検査は患者さんから採取した検体をプライマーや試薬、酵素などと混ぜ合わせ、PCR検査機器の中で加熱・冷却を繰り返すことでウイルスを増やすことで検出可能にしています。
新型コロナウイルス感染症(COVID-19)が発見されれば陽性、発見されなければ陰性です。
ただしPCR検査も100%ではなく、本当は感染しているのに陰性と出てしまう偽陰性の結果が出ることもあります。
PCR検査は感染していないことの証明にならないため、PCR検査で陰性となった場合でも少しでも感染の疑いがあればそれに応じた感染対策をとる必要があります。
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新型コロナウイルス感染症(COVID-19)関連のニュースを見ているとほかにもさまざまな名前の検査を目にすることがあるんですが、いくつか種類があるということは当然違った特徴があるということですよね。