由于最近发现的冠状病毒已迅速扩散到其起源地之外的中国，世界各地的卫生当局都需要快速发展测试能力。在美国，该任务已由疾病控制中心（CDC）完成，该中心已发布了其方法，目前正在申请紧急豁免，以允许医学检验机构进行这些检验。
但是，如果你不熟悉分子生物学的工具，那么CDC的测试程序也可以用另一种语言编写。接下来是对如何在不到一个月的时间内从未知病毒进行诊断测试的描述。
从无到有
当中国卫生部门首次面对疫情时，人们对此感到不安。在年的SARS爆发期间，我们已经处理了类似的症状，并且十年后看到了MERS的蔓延。由于有了这些病毒和相关病毒，我们早在年就已经对典型冠状病毒基因组的结构进行了详细描述。这些知识无疑将证明对开发快速诊断测试的第一步至关重要：新病毒基因组的表征病毒：-nCoV。
因为我们知道普通冠状病毒的外观，所以我们已经能够确定在该病毒家族的新成员的进化过程中变化不大的区域。这样一来，我们无需先分离病毒即可获得其基因组序列。
冠状病毒基因组测序的第一个挑战是它是由RNA而不是DNA制成的。我们处理核酸的大多数工具都是DNA特有的。幸运的是，我们发现了一种叫做“逆转录酶”的酶，它吸收RNA并产生DNA的拷贝。转录是将DNA复制到RNA中。这种酶的作用相反，因此得名。（逆转录酶是在其他RNA病毒中首次发现的，需要将其复制到DNA中作为感染的一部分。）使用逆转录酶，研究人员能够制作-nCoV部分的DNA副本，作为研究其基因组的第一步。
但是，从受感染的个体中提取样品的反转录只会简单地从所有存在的东西中产生一堆DNA片段：病人自己的细胞，无害细菌等。幸运的是，DNA测序和分析技术已经变得如此先进，以至于现在可以对整个混乱，无关的事物以及所有事物进行测序，并让计算机对现存的信息进行排序。该软件能够获取我们对普通冠状病毒基因组的了解，并识别所有看起来像冠状病毒的序列片段。其他软件可以确定所有这些片段如何重叠，然后将它们缝合在一起，从而产生接近完整的冠状病毒基因组。
在这一点上，中国卫生当局认识到与这些感染有关的病毒是新病毒，他们迅速发布了该病毒的基因组序列，以便可以准备其他卫生组织。
从基因组到采样
为了进行针对-nCoV的诊断测试，研究人员必须寻找其基因组区域，这些区域在冠状病毒进化过程中不会快速变化，但是在该家族的这一分支中变化足够大，因此可以将其视为其独特的特征。这些序列可用于设计一种方法，使用一种称为聚合酶链反应（PCR）的技术扩增-nCoV基因组片段。
我们不会涉及PCR如何工作的所有技术细节，部分原因是我们已经这样做了。为了理解诊断测试，你需要知道的是，你需要设计两个小片段DNA，它们与基因组的两个部分相匹配（意味着它们可以与之碱基配对），相距几百个碱基对。这些小的DNA片段称为“引物”。PCR将扩增两个引物之间的DNA片段。
它是通过在复制DNA的酶存在下使DNA经过加热和冷却循环来实现的。每次循环，这些酶均可在引物之间形成两个新的拷贝。使用此过程，可以提取极其罕见的一段DNA，并产生数十亿个拷贝。
生物学缺陷
但是PCR可与DNA一起使用，而冠状病毒则由RNA制成。因此，在尝试进行PCR之前，我们需要先使用逆转录酶。幸运的是，目前已经开发出了解决方案，其中包含了两个反应都需要的所有酶和原料，从而可以实现逆转录-PCR反应混合物的混合。反应的组合被称为RT-PCR。使用正确的引物，RT-PCR可以使我们从混乱的混合物或RNA开始，并为我们留出许多特定片段的-nCoV拷贝，前提是原始样品中存在任何拷贝。
问题在于，PCR如此灵敏，以至于它还可以放大较小的错误，即引物附着在远距离相关的序列上，样本中远距离相关的冠状病毒，甚至污染先前的样本。即使这些错误很少见，PCR所提供的指数扩增最终仍可以使样品占主导地位。幸运的是，人们已经设计出一种方法来利用这些错误的稀有性。
