Полимеразная цепная реакция – метод, позволяющий провести многократное увеличение (амплификацию) количества определенных молекул ДНК в анализируемом образце (в том числе в биологическом материале или чистой культуре). ПЦР-тест. Полимеразная цепная реакция – что это такое, какие заболевания выявляет, в чем преимущества и недостатки анализа и что значат его результаты – в материале РИА Новости. На данный момент метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) регла-ментирован стандартами оказания медицинской помощи в перечне лабо-раторных исследований для диагностики хламидийной инфекции. это биотехнологическое усовершенствование традиционных методов полимеразной цепной реакции, которые могут быть использованы для непосредственного количественного.
ПЦР-диагностика
Из-за гигантской длины ДНК вероятность ошибки на трех миллиардах букв при копировании достаточно высокая. В результате большая часть мутаций ДНК исправляется специальными белками, специальными «машинками» внутри клетки. Для каждого вида нарушений существует свой фермент, который эти мутации исправляет. Информация об устройстве этих ферментов также закодирована в ДНК. К примеру, стресс может спровоцировать рак? Но все-таки статистически ДНК от внутренних причин повреждается больше. Достоверных хороших исследований на тему связи стресса и мутации ДНК нет.
Если, гипотетически, представить механизм связи стресса и рака, то его следует искать на более высоком уровне, например, в изменениях иммунного ответа на клетки, в которых накопленные повреждения уже нельзя исправить. Такие клетки иммунная система должна уничтожать. От поколения к поколению насчитывается всего несколько сотен мутаций на более чем шесть миллиардов букв. При этом большинство мутаций нейтральны и ни на что не влияют, так как только 1 процент из трех миллиардов букв ДНК находится в генах или регуляторных участках. Поэтому при передаче генетической информации от поколения к поколению ДНК достаточно консервативна. Человеческая природа меняется в основном комбинацией ДНК, от мамы и папы мы получаем ее разные копии, в результате у каждого ребенка разные участки этих двух родительских копий по-своему случайным образом скомбинированы и в конечном счете определяют его индивидуальность.
Но это же не говорит о том, что человек — это банан. В чем здесь подвох? Можно сравнивать последовательность генов или всю последовательность ДНК. Различия между более близкими организмами, чем, к примеру, человек и банан, могут быть обусловлены не белок-кодирующей генетической последовательностью, а разницей в регуляторных механизмах.
Для ПЦР достаточно всего несколько молекул ДНК патогена или даже уже неактивных — разрушенных вирусных частиц, сохранивших специфические участки ДНК в достаточном количестве , чтобы он был обнаружен в ходе исследования. Скорость проведения. Лаборатория получает результат ПЦР-теста через несколько часов, клиент — уже на следующий день. Скорость диагностики имеет принципиально важное значение для своевременного лечения. Например, при диагностике бактериальных инфекций классический посев занимает от нескольких дней, а с ПЦР-анализом пациент сможет принять меры и начать лечение уже через сутки. Для исследования подходит любой биоматериал: кровь, моча, сперма, мокрота, гной, жидкости из абсцессов и пр. Кроме этого, ПЦР применяется в самых разных областях науки и медицины, работая даже там, где другие методы бессильны. Диагностика латентных инфекций. ПЦР-диагностика определяет возбудителя инфекции даже в инкубационном периоде и при скрытом течении заболевания. Какие есть недостатки Единственный серьезный недостаток, связанный с методом полимеразной цепной реакции, - его высокая технологичность. Исследования ПЦР требуют строжайших соблюдений правил и серьезной оснащенности лабораторного комплекса. Не каждая лаборатория может позволить себе все необходимое оборудование. Урогинекология диагностика инфекций, передающихся половым путем: хламидиоз, уреаплазма, микоплазма, кандиды, гарднерелла, герпесвирусы. Важное значение для женского и мужского здоровья играет ВПЧ — вирус папилломы человека. Доказано, что у женщин онкогенные штаммы этого вируса способны вызывать рак шейки матки. Существует целый ряд инфекций, способных поражать плод еще в материнской утробе. Среди них вирусы герпеса, токсоплазмы, краснухи.
Таким образом, решается проблема контаминации ампликонами. Преимущество состоит в возможности совмещения детекции и количественного определения специфической последовательности ДНК в образце после каждого цикла амплификации в реальном времени. Для этого используются флуоресцентные красители, которые интеркалируют в двуцепочечные молекулы ДНК или модифицированные дезоксинуклеоты, флуоресцирующие после гибридизации с комплементарными участками ДНК. Мультиплексная мультипраймерная ПЦР — амплификация двух и более последовательностей ДНК в одной пробирке одновременно. Преимущество этого метода заключается в возможности выявления ряда патогенов, генетических модификаций организмов или генотипирования множественных аллелей и т. Все перечисленные виды ПЦР не могут быть проведены без необходимого пространства и оборудования. Комплект необходимого оборудования для проведения ПЦР должен включать в себя все необходимые приборы для выделения НК, их амплификации и детекции результатов. Все оборудование должно быть исправным, иметь технический паспорт и инструкцию по эксплуатации. Все приборы должны соответствовать нормам безопасности. Для предотвращения контаминации исходных образцов используют одноразовые пробирки с плотно закрывающимися крышками и наконечники к микродозаторам, термостаты с твердотельнымтермоблоком, специальные контейнеры для сброса использованных наконечников и пробирок. Смена наконечников является обязательной после каждой проведенной манипуляции [3]. Для каждого отдельного помещения предусмотрено наличие холодильников и морозильников для поддержания определенной температуры, вортексов и ротаторов для перемешивания, центрифуг различной мощности для перемешивания и разделения образцов. Также необходимо наличие комплекта дозаторов различного диапазона объемов и подходящих для них наконечников, штативов для микропробирок, самих микропробирок центрифужных, градуированных и пр. Все комнаты должны быть оснащены бактерицидными рецикуляторами для дезинфекции воздуха при помощи УФ, все рабочие поверхности и наружные поверхности корпусов приборов должны быть устойчивы к дезинфекции. Помимо перечисленного списка каждая зона лаборатории должны содержать конкретный набор приборов, необходимых для выполнения соответствующих задач. Организация зон лаборатории представлена на схеме [4]. Зона приема, регистрации и первичной обработки материала должна быть оборудована центрифугами для осаждения и разделения компонентов проб. Обозначения: 1 — зона приема, разбора и первичной обработки материала; 2 — зона подготовки проб и выделения НК; 3 — зона приготовления реакционных смесей, проведения ОТ и ПЦР; 4 — зона детекции результатов методом электрофореза и ГиФА; 5 — комната анализа результатов; 7 — комната обеззараживания материала. В последней, но немаловажной зоне дезинфекции материалов необходим паровой стерилизатор для обработки образцов водяным паром под давлением. Состав оборудования может варьировать в зависимости от размера лаборатории и других факторов. Заключение Метод ПЦР находит применение в различных областях диагностики. Его применяют для выявления в клинических образцах вирусов, бактерий, простейших, а также для обнаружения приобретенных и врожденных генетических нарушений и идентификации личности [5]. Автоматизация этапов денатурации, отжига и элонгации с применением современного оборудования позволяет упростить проведение анализа и способствует его широкому применению в различных областях диагностики. Однако повсеместное внедрение данного метода ограничивается необходимостью ручной и трудоемкой подготовки проб идетекции результатов, а также необходимостью в оснащенной лаборатории со всеми необходимыми реактивами и оборудованием. Сфера применения полимеразной цепной реакции в дальнейшем будет расширяться, так как все чаще в клинической практике имеют дело с очень небольшим количеством исследуемого материала, анализ которого возможен только этим методом. Появление все новых видов ПЦР способствует охвату большего спектра возможностей для применения метода, упрощает и ускоряет его проведение, тем самым позволяя получить наиболее точный, верный и быстрый результат. Библиографическая ссылка Колотова А. Педагогические науки.
Полимеразная цепная реакция: принцип работы Несмотря на революционное значение, принцип ПЦР основан на довольно базовых свойствах молекулы ДНК. Чтобы понять этот принцип, необходимо вспомнить, как устроена молекула ДНК и как осуществляется ее удвоение в клетке — репликация. ДНК представляет собой длинный полимер, состоящий из нуклеотидов — своего рода букв алфавита, — на котором записана вся генетическая информация о нашем организме. Только разных букв — нуклеотидов — в этом алфавите всего 4: аденин А , тимин Т , гуанин Г и цитозин Ц. Нуклеотиды в составе ДНК образуют две нити, которые комплементарно связаны между собой: нуклеотид А в одной цепи строго соответствует нуклеотиду Т в другой цепи, а Г соответствует Ц Рис. А: Строение молекулы ДНК. Б: Общая схема репликации ДНК в живой клетке. В результате такого кодирования обе цепи ДНК несут одинаковую информацию, хоть и записанную разными буквами. Это имеет особенно важное значение для деления: обе дочерние клетки должны получить идентичную генетическую информацию. Поэтому перед делением клетки происходит репликация — молекула ДНК разделяется на две материнские нити, и на них, как на матрице, комплементарно достраиваются новые дочерние нити ДНК. В результате происходит удвоение генетического материала Рис. При ПЦР для инициации синтеза дочерней цепи используют праймеры — короткие 18-25 пар нуклеотидов, п. ДНК-фрагменты, комплементарные началу материнской цепи. Присоединение праймеров позволяет ДНК-полимеразе сесть на образовавшийся двухцепочечный фрагмент и продолжить синтез до достижения терминирующего триплета или до прекращения поддержания оптимальных для репликации условий. Как правило, порядка 10 тысяч п. Так как синтез на двух цепях ДНК идет антипараллельно, то есть в разных направлениях, то один праймер должен быть комплементарен началу искомого ДНК-фрагмента на первой материнской цепи, а второй — началу того же фрагмента на второй цепи Рис. Таким образом, необходимые компоненты для проведения ПЦР включают: 1.
Полимеразная цепная реакция
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – современный метод исследования, основанный на увеличении малых концентраций фрагментов нуклеиновой кислоты в пробе. Итак, для начала, очень примечательно, что сам Кэри Муллис, изобретатель технологии полимеразной цепной реакции (ПЦР), говорил, что ПЦР не подходит для диагностики инфекции. это метод, используемый для увеличения количества конкретной ДНК-последовательности из небольшого образца. это биотехнологическое усовершенствование традиционных методов полимеразной цепной реакции, которые могут быть использованы для непосредственного количественного. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) позволяет всего в течение нескольких часов обнаружить возбудителя инфекции, причем выявить можно даже 1-2 молекулы среди огромного количества.
Что такое ПЦР
Первоочередное внимание будет направлено на стационары, где находятся люди, которые действительно нуждаются в помощи. На данный момент в России прошли регистрацию еще три теста на коронавирус. Создание теста началось 31 января, регистрационное удостоверение Росздравнадзор выдал 6 марта, а 27 марта центр заявил, что начал серийное производство тест-систем в Москве. Предполагаемая мощность производства составит 10 тыс. Сообщалось, что этот тест планирует использовать лаборатория «ИнВитро»: начать тестирования в своих лабораториях компания собирается в апреле. ФМБА начало выпуск своих тест-систем 30 марта. В первую неделю агентство собирается выпустить 100 тыс. Высокая чувствительность тест-системы позволяет обнаружить даже низкие концентрации нуклеиновых кислот коронавируса 103 молекулы. На разных стадиях разработки и готовности к регистрации находятся тесты еще около 10 компаний — например, новосибирская компания «Вектор-бест», «Система-Биотех» «дочка» «АФК-Системы» , «Тестген» и компания «ДНК-технологии».
По некоторым данным, в Москве проводится около 700 тестов на коронавирус в сутки. В планах у московских властей увеличить этот показатель до 10 тыс. Новые разработки за рубежом Компания Bosch выводит на рынок свой тест на коронавирус, который сначала будет доступен в Германии, а вскоре появится в других странах. В его основе лежит диагностический аппарат Vivalytic, который, по словам изготовителей, станет первым автоматизированным тестом на COVID-19. Тест распознает не только коронавирус, но еще шесть респираторных заболеваний, например, вирусы гриппа А и B. Как пишет издание ZME Science, анализ может проводиться прямо в стационаре или медицинском центре — не нужно отправлять образцы в лабораторию и ждать, пока придет ответ. Врачи смогут быстрее идентифицировать и изолировать зараженных, а пациентам не придется пребывать в неизвестности несколько дней. Тест прост в обслуживании и не требует специальной подготовки.
Медперсоналу нужно только взять мазок из носа или горла пациента, нанести его на картридж, содержащий реагент, и вставить картридж в анализатор. Каждый аппарат может выполнять до десяти анализов за 24 часа.
По словам заместителя директора по клинико-аналитической работе ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора профессора Натальи Пшеничной, на результате анализа сказывается период заболевания, в который заболевший сдает ПЦР-тест. На ранних стадиях болезни получить положительный результат значительно выше.
Если проводить тестирование в эти сроки, то можно получить отрицательный результат», — приводит слова специалиста РИА «Новости». Общую картину по тестированию на COVID-19 также дополняет тот факт, что среди новых заболевших появляются и вакцинированные люди, но они при этом выделяют вирус в меньшем количестве и не такое продолжительное время, констатировала замдиректора Московского научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии имени Г. Габричевского Татьяна Руженцова. Однако сомнительный или ложный результат может давать любая тестовая система.
Эксперты неоднократно выражали мнение, что ложные результаты на коронавирус связаны связаны как с ошибками медработников, так и пациентов.
Высокую скорость выполнения. Для установки реакции достаточно несколько часов. Пациент получает результаты анализа на следующий день после сдачи. ПЦР-тест направлен на определение возбудителя заболевания, а не на реакцию на его проникновение со стороны организма. Показания к проведению ПЦР-теста Анализ проводят при инфекционных заболеваниях для определения природы их возбудителя.
Также его назначают при: необходимости точно установить конкретный болезнетворный микроорганизм; диагностике лейкоза и других злокачественных новообразований; диагностике некоторых генетически обусловленных заболеваний; исследовании образцов биопсии, которые невозможно изучить с помощью других методов. С помощью ПЦР можно провести тест на определение отцовства.
Помимо повышенной точности, чувствительности и быстроты, метод обеспечивает надежную оценку количества наработанного продукта. Он позволяет отслеживать зависимость между изначальным количеством целевой ДНК и количеством синтезированных в ходе реакций ампликонов — копий целевой ДНК [3]. Количество молекул ДНК, доступных в исходной смеси, определяет количество ампликона, генерируемого после заданного количества циклов ПЦР.
Если в начале процесса ПЦР присутствует всего несколько молекул ДНК, то ампликонов будет синтезированно относительно мало. Напротив, если исходных молекул большое количество, то и количество продукта будет выше. Эта особенность метода позволила ему стать одним из основных аналитических инструментов для анализа экспрессии генов при работе с матричной РНК, а также для оценки вирусной нагрузки клинического образца [5, 6]. ПЦР в реальном времени отслеживается благодаря графикам, отражающимся на мониторе подключенного к амплификатору ПК. График отображает кривую накопления продукта ПЦР.
В течении первых циклов ПЦР идет наработка продукта, однако его количество, оцениваемое по интенсивности флуоресцентного излучения, не превышает базового уровня. Когда продукт начинает синтезироваться по экспоненте, то кривая на графике резко идет вверх. В этот период достигаются оптимальные условия проведения ПЦР — продукт нарабатывается, и ни один из реагентов не ингибирует прохождение реакции.
Полимеразная цепная реакция (ПЦР)
В настоящее время это золотой стандарт диагностики коронавируса. Прежде всего, это высокая чувствительность, т. Во-вторых, тест также высокоспецифичный точный , то есть сводит к минимуму риск ложноположительных результатов правильно определяет здоровых людей. Еще одно преимущество метода - скорость и повторяемость.
Стоит помнить, что возможность тестирования с помощью этого метода сейчас широко доступна. Сделать тест на коронавирус вы можете в нашей лаборатории.
Генетический материал вируса SARS-CoV-2 обнаруживается в мазке, взятом из дыхательных путей чаще всего из носоглотки или одновременно из горла и слизистой оболочки носа. Затем в лабораторных условиях образец размножается и анализируется. ПЦР - более чувствительный тест, чем исследование на антиген, поскольку он может обнаружить одну молекулу РНК в микролитрах раствора. В настоящее время это золотой стандарт диагностики коронавируса.
Прежде всего, это высокая чувствительность, т. Во-вторых, тест также высокоспецифичный точный , то есть сводит к минимуму риск ложноположительных результатов правильно определяет здоровых людей.
Затем реакция выходит на плато. Это происходит из-за накопления продукта реакции, снижения концентрации праймеров и дезоксинуклеотидтрифосфатов, а также за счет повышения концентрации пирофосфата см.
Рис 3. Данный вариант постановки ПЦР при использовании в качестве способа диагностики является качественным методом. Положительная реакция свидетельствует о наличии хотя бы следовых количеств искомых молекул ДНК в образце. Отрицательная реакция свидетельствует об их отсутствии.
Количественная оценка содержания исходных молекул ДНК в образце невозможна из-за выхода реакции на плато. Основным методом выявления наличия продукта является электрофорез в агарозном или полиакриламидном геле. Продукты ПЦР разделяются в геле под действием электрического поля в соответствии с их молекулярной массой. В гель добавляется интеркалирующий краситель флуоресцирующий в связанном с двухцепочечной ДНК состоянии - чаще всего бромистый этидий.
Таким образом, при облучении ультрафиолетом можно будет увидеть наличие или отсутствие полоски, соответствующей ДНК необходимой молекулярной массы. При проведении ПЦР в диагностических целях всегда ставятся положительный и отрицательный контроли реакции, с которыми сравниваются образцы см. Это позволяет построить кривую протекания реакции см.
Избирательное копирование нужного фрагмента проводится в пробирке in vitro с помощью фермента , устойчивого к относительно высоким температурам. Этот фермент называется ДНК-полимеразой поэтому реакция полимеразная, а так как ДНК — это молекула-цепочка, то она также цепная. Суть действия этого фермента заключается в построении новой нити ДНК по шаблону комплементарной парной ей.
Однако в отличие от копирования ДНК в живой клетке ПЦР, как уже было сказано выше, копирует многократно один и тот же участок. У клетки есть свой механизм решения этой проблемы, а для лабораторной ПЦР ученым нужно этот кусочек синтезировать. Называется он праймером, имеет длину в 18-30 нуклеотидов и комплементарен началу нужного участка, то есть его нуклеотиды парны нужным и должны с ними соединиться.
Как работают тесты на коронавирус и кто их сейчас создает
Согласно руководству ВОЗ, анализы на коронавирус COVID-19 должны проводиться методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с обратной транскрипцией. На данный момент метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) регла-ментирован стандартами оказания медицинской помощи в перечне лабо-раторных исследований для диагностики хламидийной инфекции. Экспресс-диагностика в виде ПЦР-тестирования коревой инфекции в течение 1–2 дней должна быть доступна во всех лабораториях, считает Тимаков. Чего не скажешь об изобретателе технологии полимеразной цепной реакции (ПЦР) Кэри Муллисе, который думать умел и даже получил за свое изобретение Нобелевскую премию по химии в 1993 году. Превосходные свойства уплотнительного ободка позволяют проводить реакции ПЦР в объеме до 5 мкл.
Что такое ПЦР
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) была изобретена в 1983 году биохимиком Кэри Муллисом, работавшим в компании Cetus. Анализ тестовых палочек от ПЦР-тестов на COVID в больнице в Словакии подтверждает геноцид. Полимеразная цепная реакция: принцип работы. Несмотря на революционное значение, принцип ПЦР основан на довольно базовых свойствах молекулы ДНК. Ее принципиальной особенностью является мониторинг и количественный анализ накопления продуктов полимеразной цепной реакции, а также автоматическая регистрация и интерпретация полученных результатов. Принцип полимеразной цепной реакции Слева: упрощённая схема удвоения ограниченного праймерами фрагмента молекулы ДНК в процессе ПЦР, с диапазонами рабочих температур каждой стадии.
Что такое ПЦР-анализ?
И, наконец, в заключительной третьей стадии, "фермент-строитель" достраивает нити, восстанавливая ДНК. В настоящее время весь этот сложный процесс протекает в одной пробирке и состоит из повторяющихся циклов размножения амплификаций определяемой ДНК с целью получения большого количества копий, которые могут быть, затем выявлены обычными методами. То есть из одной нити ДНК мы получаем сотни тысяч или миллионы копий. Поначалу для каждой стадии использовали отдельную водяную баню, что сильно увеличивало время получения результата. Поставить "на поток" метод помогли специальные автоматические термостаты - амплификаторы, в которых изменение температуры происходит по заданной программе. Современный амплификатор — сложный электронный прибор, не только управляющий циклами амплификации и поддерживающий необходимые температуры, но и делающий количественные замеры после каждого цикла. В её основе лежит принцип флуоресцентной детекции продуктов ПЦР непосредственно в ходе амплификации. Детекция продуктов амплификации проводится прямо в реакционной среде через стенки или крышку закрытой пробирки. Для этого в состав реакционной смеси, наряду с праймерами и другими компонентами реакции, добавлены специальные флуоресцентные метки зонды.
Флуоресцентный зонд выполнен по той же технологии, что и праймер и отличается он него тем, что на одном его конце прикреплена флуоресцентная молекула флуорофор , а на другом конце расположена специальная молекула-гаситель флуоресценции. За счёт близости гасителя, энергия поглощаемая флуорофором не вызывает флуоресцентного свечения, а целиком передаётся гасителю. При этом, при облучении смеси ультрафиолетом, флуоресцентный отклик полностью отсутствует. Дальше всё происходит, так же, как было описано выше: В ходе ПЦР при повышении температуры происходит денатурация ДНК с распадом на две половинки. Зонд вместе с праймерами присоединяется к комплементарному участку ДНК. При этом флуорофор и гаситель освобождаются, расстояние между ними увеличивается и эффект гашения перестаёт работать. Теперь при облучении смеси ультрафиолетом, мы получим устойчивый флуоресцентный сигнал-отклик от флуорофора. Изготавливая молекулы флуорофора с разным цветом свечения можно проводить одновременный поиск разных возбудителей в одной пробирке.
Большинство используемых сегодня, для ПЦР диагностики, амплификаторов , относится к классу автоматических, высокоскоростных многофункциональных Real Time аппаратов. Они позволяют проводить множественный ПЦР анализ до 5 мишеней цветных флуоресцентных красителей в 96 пробирках одновременно. Это полностью автоматические термоциклеры со встроенным оптическим блоком и возможностью детекции накопления продуктов амплификации непосредственно в пробирке во время протекания реакции. Весь процесс амплификации протекает в закрытых одноразовых пробирках, считывание происходит через прозрачные стенки пробирок, без их открытия. Но они напрямую связаны с его достоинствами и с тем, что называется "человеческим фактором". ПЦР — высокотехнологичный метод, требующий соблюдения строжайших правил устройства и оснащения лаборатории. Это связано с тем, что в воздухе постоянно присутствует невероятный коктейль из фрагментов ДНК всевозможных живых организмов.
Заработаешь миллионов триста! В 1943 году, работая на «Сандоз», он случайно получил ЛСД и засветил её в лабораторном журнале, фактически подарив своей фирме. А лет через 20 до Хофмана дошло, какие деньги прошли мимо него. Муллис отвечал им, что ему нравится «Ситес», и если полимеразная цепная реакция принесёт доход, работодатель его не обидит. Ах, как он потом смеялся над этой своей глупостью! В полночь 9 сентября 1983 года Кэри заложил смесь ДНК с полимеразой в пробирку, нагрев которой контролировал компьютер. За 36 часов ничего не произошло. Он копировал слишком длинный ген слишком слабой полимеразой. Довести ПЦР до ума удалось только к 1985 году. Муллис направил статью о своём изобретении в Nature. Не приняли, показалось неинтересно. Статья прошла в Science, и то со скрипом, не с первого захода что не помешало тому же редактору Science в 1989-м объявить полимеразу «молекулой года». Корпорация «Ситэс» продала технологию ПЦР за 330 миллионов долларов, уволила Кэри Муллиса с начислением ему 5 месячных зарплат и облегчённо вздохнула. Никто больше не скандалил с начальством, не донимал сотрудниц харрасментом, не тащил коллег из совещательной комнаты в коридорчик на «мужской разговор», и не угрожал оружием вахтёру, который пускает на работу только с бэджиком. ПЦР очень скоро оценили врачи. Она обнаруживает любой патоген, если в пробе найдётся хоть одна бактерия или частица вируса. Даже задолго до того, как этот враг размножится и вызовет болезнь. Ничего подобного медицина прежде не знала. Технология пришлась кстати в условиях всеобщей паники по поводу недавно открытого СПИДа. Муллис и тут занял особую воинственную позицию. Он утверждал, что иммунодефицит вызывается не только вирусом, который назвали ВИЧ, но и рядом других ретровирусов. Эта теория не получила признания и Кэри прослыл парией. Тем более, что он ещё сомневается в связи между деятельностью человека и глобальным потеплением. ДНК-полимераза, направляющая сила полимеразной цепной реакции Вверху слева: фермент полимераза за работой, строительство комплементарной цепочки ДНК, свивающейся в двойную спираль. А взялся он из Большого Фонтана, знаменитого гейзера в Йеллоустонском национальном парке. У Муллиса оставалась нерешенной проблема: полимераза, копирующая ДНК — это часть бактерии. При нагревании выходит из строя и полимераза. Поэтому после каждой процедуры удвоения фрагмента ДНК приходилось открывать пробирку, охлаждать смесь и капать в неё свежий фермент. Корпорация «Ситес» бросила целый отдел на изыскание полимеразы, устойчивой к высокой температуре. Вспомнили о термофильной палочке Thermus aquaticus, открытой в гейзере 15 годами ранее. Правда, при температуре выше 80 она погибает, но фермент более получаса не теряет активности при 95 градусах. Эта полимераза не портится при каждом цикле нагревания-охлаждения-нагревания: её можно поместить в пробирку до начала реакции, закрыть в амплификаторе наглухо и предоставить остальное автоматике. Однажды Муллису позвонил его бывший научный руководитель Джо Нейландс и сказал, что если Кэри хотя бы на время придержит язык и перестанет распространяться насчёт ВИЧ, ему в ближайшее время присудят Нобелевскую премию по химии. Так и случилось. Не без замирания сердца ждали члены комитета это выступление. А ну как он примется сводить счёты с бывшими работодателями, или что-нибудь антинаучное ляпнет про СПИД. Но Кэри Муллис вышел на трибуну совсем с иной целью. Сначала насмешил аудиторию. В ход пошли космический лягушонок, «Эврика» на дороге, ведёрко пино нуар.
Это чувствительный флуоресцентный индикатор двухцепочечной ДНК. Максимум флуоресценции в комплексе с ДНК составляет 521 нм, максимум возбуждения - 497 нм второй максимум около 254 нм. Хорошо возбуждается стандартным 488-нм лазером. Квантовый выход флуоресценции - около 0. Низкая специфичность детекции результатов ПЦР-РВ при использовании интеркалирующих красителей обусловлена тем, что флуореценция раствора вызывается накоплением любой двуцепочечной ДНК в реакционной смеси, в том числе и неспецифической!
На разных концах зонда расположены флуорофор и тушитель флуоресценции этого красителя. Когда флуорофор и тушитель связаны с олигонуклеотидным зондом, наблюдается лишь незначительная флуоресцентная эмиссия. Таким образом, в случае если используемые праймеры "отожгутся" на неспецифических участках с образованием в ходе ПЦР-РВ "нецелевого" продукта, то его последовательность не будет иметь участок, комплементарный гибридизационному зонду и, соответственно, "нецелевые" ампликоны не будут регистрироваться как целевые. При этом для такого варианта ПЦР-РВ можно одновременно использовать несколько видов красителей и гасителей их флуоресценции с неперекрывающими спектрами излучения. Это позволяет осуществлять мультиплексную ПЦР.
Сколько стоит сдать ПЦР-анализ
Суть действия этого фермента заключается в построении новой нити ДНК по шаблону комплементарной парной ей. Однако в отличие от копирования ДНК в живой клетке ПЦР, как уже было сказано выше, копирует многократно один и тот же участок. У клетки есть свой механизм решения этой проблемы, а для лабораторной ПЦР ученым нужно этот кусочек синтезировать. Называется он праймером, имеет длину в 18-30 нуклеотидов и комплементарен началу нужного участка, то есть его нуклеотиды парны нужным и должны с ними соединиться. Поскольку для денатурации, разворачивания и разъединения цепей ДНК, нужна высокая температура, а циклов в ходе ПЦР нужно много, полимераза должна быть устойчивой к высокой температуре, чтобы не приходилось снова и снова добавлять этот фермент в каждом цикле после денатурации, ведь в норме ДНК-полимераза в клетке работает при гораздо меньшей температуре и такие воздействия разрушают ее.
Найти подходящий фермент удалось не сразу: если идею ПЦР предложил еще норвежец Хьелль Клеппе в начале 1970-х годов, то реализовать ее смог только Кэри Муллис в 1983 году, а публикация в Science появилась только в 1985 году позже за открытие этой реакции он получил Нобелевскую премию.
В 1971 году Хьель Клеппе с коллегами представили теоретическое описание механизма создания множества копий заданного фрагмента ДНК, или амплификации 7. Этот механизм очень близок к тому, что предложил в 1984 году создатель ПЦР Кэри Муллис для своей методики. В связи с этим ему иногда приписывают первенство в изобретении технологии ПЦР. В 1977 году Фредерик Сенгер разработал метод определения нуклеотидной последовательности ДНК секвенирование по Сенгеру , который основан на достройке второй ДНК цепи мечеными нуклеотидами, что позволяет однозначно детектировать их порядок.
Эти и другие открытия подготовили почву для того, чтобы в 1984 году Кэри Муллис предложил технологию, позволяющую специфически амплифицировать короткие ДНК-фрагменты в искусственных условиях — метод ПЦР. Хронологическая последовательность ключевых открытий, которые послужили основой для создания технологии ПЦР. Сегодня, когда метод ПЦР стал неотъемлемой составляющей как биологических наук, так и медицины, практически невозможно представить, что потребовалось немало времени, прежде чем эта методика заслужила внимание специалистов. Между тем, это было именно так! И на то было две основных причины.
Ученому пришлось изрядно потрудиться, чтобы убедить руководителей в исключительных перспективах разработанного им метода. Во-вторых, ПЦР-технология в том виде, в котором она была предложена Кэри Муллисом, требовала доработки. Из-за этого полимеразу приходилось добавлять после каждого цикла, что существенно увеличивало как стоимость реактивов, так и времязатраты экспериментатора. Этот недостаток удалось преодолеть в 1986 году, когда Муллис и его научная группа решили использовать Taq-полимеразу, обладающую термоустойчивостью. Были и другие трудности, но их все удалось преодолеть, и со временем ПЦР-технология заняла почетное место среди других успешно применяющихся технологий.
Полимеразная цепная реакция: принцип работы Несмотря на революционное значение, принцип ПЦР основан на довольно базовых свойствах молекулы ДНК. Чтобы понять этот принцип, необходимо вспомнить, как устроена молекула ДНК и как осуществляется ее удвоение в клетке — репликация. ДНК представляет собой длинный полимер, состоящий из нуклеотидов — своего рода букв алфавита, — на котором записана вся генетическая информация о нашем организме.
Официальной датой изобретения этого метода диагностики считают 1983 год, а «родителем» - американского биохимика Кэри Муллиса. Он хотел создать метод, благодаря которому можно было бы амплифицировать ДНК увеличивать число её копий в ходе многократных последовательных удвоений исходной молекулы ДНК с помощью фермента ДНК-полимеразы. Это событие стало поистине революционным и оказало в последующем серьёзное влияние на развитие молекулярной биологии, генетики и медицины. Подтверждение этому - Нобелевская премия в области химии, которой был удостоен К. Муллис в 1993 году.
Для взятия крови в лаборатории ИНВИТРО в настоящее время применяются вакуумные системы, которые с одной стороны минимально травмируют пациента, а с другой - позволяют произвести взятие материала таким образом, что он не контактирует ни с персоналом, ни с окружающей средой. Это позволяет избежать контаминации загрязнения материала и обеспечивает объективность анализа ПЦР. Словарь ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота - биологический полимер, один из двух типов нуклеиновых кислот, обеспечивающих хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. В природе РНК, как правило, существует в виде одиночной цепочки. У некоторых вирусов РНК является носителем генетической информации. В клетке играет важную роль при передаче информации от ДНК к белку. Процесс этот называется транскрипцией. Все три вида РНК тем или иным способом участвуют в синтезе белка. Однако информация по синтезу белка содержится только в мРНК. Нуклеотиды, представленные в нуклеиновых кислотах, содержат одну фосфатную группу. Они называются по содержащемуся в них азотистому основанию - адениновый A , содержащий аденин, гуаниновый G - гуанин, цитозиновый C - цитозин, тиминовый Т - тимин, урациловый U - урацил. При образовании нуклеиновых кислот нуклеотиды, связываясь, образуют сахаро-фосфатный остов молекулы, по одну сторону которого находятся основания. Праймер — котроткая ДНК, используемая для репликации матричной цепи. Каждый из праймеров комплементарен одной из цепей двуцепочечной матрицы, обрамляя начало и конец амплифицируемого участка. Литература Глик Б. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение.