это метод, имитирующий естественную репликацию ДНК и позволяющий обнаружить единственную специфическую молекулу ДНК в присутствии миллионов других молекул. Итак, для начала, очень примечательно, что сам Кэри Муллис, изобретатель технологии полимеразной цепной реакции (ПЦР), говорил, что ПЦР не подходит для диагностики инфекции. Полимеразная цепная реакция или ПЦР — это метод создания множества копий определенного участка ДНК in vitro (в пробирке, а не в организме). Полимеразная цепная реакция (ПЦР, PCR), открытая американцем Кэрри Муллисом в 1983 году, и метод детекции ДНК, разработанный на ее основе, принесли ученому Нобелевскую премию по химии 1993 года. ДНК-полимеразы.
ПЦР-диагностика
это хорошо знакомый, точный и востребованный метод определения мутаций в указанных генах. Иностранные граждане обязаны предъявить отрицательный результат ПЦР-тестирования, проведённого не ранее чем за два дня до прибытия на территорию Российской Федерации. Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) изменил биологию и медицину 80-х годов XX века, позволив быстро и точно диагностировать наследственные заболев. Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, точность ПЦР-тестов на коронавирус, несмотря на их неоднозначную оценку, составляет 95%. читайте в нашей статье.
ПЦР: сверхчувствительная диагностика инфекций
Она появляется сперва за ушами, на лице и шее, а далее на груди и туловище, после чего на руках и ногах, говорится на сайте Роспотребнадзора. Что такое корь? Корь — вирусное заболевание, передаваемое воздушно-капельным путем. От одного заболевшего могут заразиться до 18 контактировавших с ним человек, говорится на сайте Роспотребнадзора. Экспресс-диагностика в виде ПЦР-тестирования коревой инфекции в течение 1—2 дней должна быть доступна во всех лабораториях, считает Тимаков.
Человек, который ранее не болел корью, не прививался или прививался однократно, имеет возможность в первые 72 часа после контакта с заболевшим вакцинироваться и не заболеть, пояснил он. Существующее исследование на антитела IgM к кори, по его словам, информативно только после 5—7-го дня болезни при появлении клинических симптомов. То есть болезнь выявляется уже постфактум, говорит Тимаков.
Особенности ПЦР — альтернатива клонированию для получения, в сущности, неограниченных количеств интересующей ДНК-последовательности. ПЦР за несколько часов может избирательно увеличить в количестве единственную молекулу ДНК до нескольких миллионов копий, что революционизировало как молекулярную диагностику, так и молекулярный анализ генетических болезней.
ПЦР — ферментативное «умножение» или амплификация фрагмента ДНК, расположенного между двумя олигонуклеотидами, так называемыми праймерами. Праймеры разрабатывают таким образом, что первый комплементарен одной нити молекулы ДНК с одной стороны целевой последовательности, а второй — другой нити противоположной стороны этой же последовательности. Затем, используя последовательность между праймерами как шаблон, с помощью ДНК-полимеразы синтезируются две новые нити ДНК. Вновь синтезированные комплементарные нити ДНК формируют следующую копию исходной целевой последовательности. Регулярные циклы тепловой денатурации, гибридизации праймеров и ферментативного синтеза ДНК приводят к экспоненциальному росту 2, 4, 8,16, 32,...
В клетках, фермент ДНК-полимеразы отвечает за копирование и "ремонт" ДНК и способен удлинять короткие нуклеотидные цепочки праймеров, последовательно присоединяя к одному из концов праймера дополнительные нуклеотиды, таким образом, достраивая цепь до конца. Так ДНК копирует саму себя. Третий этап - достраивание цепей ДНК. Комплементарное достраивание цепей ДНК происходит от конца к концу цепи в противоположных направлениях, начиная с участков присоединения праймеров. Материалом для синтеза новых цепей ДНК служат добавляемые в раствор "кирпичики" - все те же производные аденина, гуанина, цитозина и тимина.
Процесс синтеза катализируется ферментом термостабильной ДНК-полимеразой Taq-полимеразой и проходит при температуре 70 - 72 градуса. Время протекания синтеза зависит от длины достраиваемого фрагмента и обычно принимается равным одной минуте на каждую тысячу пар оснований. Теперь мы имеем две двойные цепочки ДНК вместо одной, исходной. Ну а дальше процесс повторяется. Опять температура повышается до 93 - 95 градусов, цепочки разъединяются...
Обычно за 1 - 2 часа при наличии вирусной ДНК ее становится столько, что не заметить ее, даже при стандартном методе обнаружения становится просто нереально. Схематично, это выглядит так: Подведём итог: каждый цикл ПЦР состоит из трех стадий. В первую стадию денатурация происходит так называемое раскручивание ДНК — то есть разделение связанных между собой двух цепей ДНК. Во вторую отжиг - происходит присоединение праймера к участку нити ДНК. 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.
Если же у вас был контакт с больным и есть возможность определить предполагаемую дату инфицирования, то можно отсчитать 2 дня от нее - тогда есть шанс, что ПЦР-тест «поймает» коронавирус на самом раннем сроке, еще до начала симптомов. Однако сама инфекция, перейдя на другие органы, еще никуда не денется если только человек не победит ее и не выздоровеет. В ПЦР-лаборатории диагностического клинического центра. Фото: Алиса ТИТКО Причина 2: неправильный забор биоматериала - Запомните: для ПЦР-теста на коронавирус у вас обязательно должны взять мазок из ротоглотки и из носоглотки, поместив полученный материал в одну пробирку, - подчеркивает эксперт.
Если медсестра или врач поместит стик ватную палочку недостаточно глубоко или вовсе решит избавить вас от болезненных ощущений, ограничившись лишь мазком из ротоглотки, то вероятность ложноотрицательного результата заметно возрастает! И уж точно мало можно рассчитывать на достоверный результат при самостоятельном взятии биоматериала пациентом. Не высоки шансы, что вы или ваши близкие, не имеющие навыков забора биоматериала, «достанут» стиком туда, куда действительно требуется», - говорит Николай Крючков. Причина 3: нарушение правил подготовки к сдаче анализа Вот эти элементарные правила, которые по незнанию легко нарушить: - не полоскать горло, не промывать нос, не чистить зубы, - не есть, не рассасывать таблетки и не использовать жевательную резинку. Иначе есть вероятность, что возбудитель ковида частично будет удален из ротоглотки и его не окажется в том месте, куда медсестра дотронется стиком для забора биоматериала. Более жесткие требования, которые встречаются на сайтах медицинских лабораторий к примеру, не есть и не пить за 6-8 часов до взятия мазка — попытка исключить любые риски получения ложноотрицательных результатов.
Диагностика COVID-19: обзор основных методов
| Что такое ПЦР-анализ? | Количественная полимеразная цепная реакция (ПЦР). ПЦР также можно выполнять как количественный анализ для измерения объема конкретной последовательности ДНК в образце. |
| Умер нобелевский лауреат Кэри Муллис — изобретатель полимеразной цепной реакции ДНК / Хабр | Они провели исследование и смогли разработать ПЦР-тест, который может в несколько раз повысить точность диагностики. |
| Цепная реакция: топ-инноваций на рынке тестирования методом ПЦР | Метод полимеразной цепной реакции предусматривает работу с любым генетическим материалом без подразделения по микробиологическим направлениям, что дает возможность организации централизованной ПЦР-лаборатории как отдельного структурного подразделения. |
| Конспирология: «Через ПЦР-тест вживляют чипы и вставляют наноботов» - StopFake! | Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – это метод молекулярно-генетической диагностики, позволяющий обнаружить в организме человека различные инфекционные заболевания. |
Для продолжения работы вам необходимо ввести капчу
- Неопознанный COVID: больше половины ПЦР-тестов оказались ошибочными | Статьи | Известия
- ПЦР-лабораторию уместили на микрочипе
- Полимеразная цепная реакция
- Видео методика и принципы ПЦР (полимеразной цепной реакции) в диагностике
- Диагностика инфекций методом ПЦР: что это такое?
- Что такое ПЦР-диагностика
Капельная цифровая ПЦР (ddPCR)
| «Вероятность обнаружить вирус снижается». Когда нужно сдавать ПЦР-тест | ДНК-полимеразы. |
| ПЦР диагностика: что это такое | – Большинство генетических тестов, которые вошли в широкую практику, основаны на принципе полимеразной цепной реакции. |
Важные сведения об использовании продукции BIOplastics в ПЦР и Real Time ПЦР анализах
Термоблоки Существует два основных подхода к детекции результатов ПЦР в реальном времени: с помощью интеркалирующих красителей и на основе флуоресцентно-меченых олигонуклеотидных зондов. Низкоспецифичная детекция результатов ПЦР-РВ с помощью интеркалирующих красителей Детекция продуктов амплификации возможна за счет увеличения флуоресценции интеркалирующего красителя при образовании комплекса с двуцепочечной ДНК. 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.
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.
Об этом свидетельствуют результаты исследования международной группы ученых, которое прошло под руководством специалистов Сеченовского университета.
Соответствующая научная статья опубликована в журнале Clinical Infectious Diseases. Ученые сравнили течение COVID-19 у двух групп пациентов — с положительным результатом теста и с характерными симптомами, но без лабораторного подтверждения инфекции. Авторы изучили истории болезни 3480 человек, поступивших в больницы Сеченовского университета в апреле и мае. У половины 1728 больных наличие вируса было подтверждено лабораторным ПЦР, у остальных 1748 не было надежного результата тест отрицателен или результаты не определены , но специфические признаки и состояние легких указывали на заражение коронавирусом.
Однако характер изменений может быть сходным при различных заболеваниях и, напротив, отличаться при одной и той же патологии у разных людей. Биохимический анализ применяется для оценки работы внутренних органов особенно печени, поджелудочной железы, почек , характера белкового, жирового и углеводного обмена веществ. Анализ крови на сахар определяет уровень глюкозы, считается, что это исследование должно проводиться в амбулаторных условиях всем пациентам старше сорока лет или в любом возрасте при подозрении на сахарный диабет. Иммунологическое исследование определяет иммунный статус организма, выявляет иммунодефицитные состояния. Показаниями к этому анализу могут стать частые или хронические, с затяжным течением инфекции, аллергические заболевания, предстоящая или уже произведенная трансплантация органов. Существуют и другие виды исследований крови на свертываемость, гормональный фон , позволяющие выявить нарушения в деятельности половых, эндокринных и других органов.
ПЦР полимеразная цепная реакция, или ДНК- диагностика считается одним из самых современных и точных методов молекулярной диагностики различных инфекций, в том числе урологических и гинекологических заболеваний. Метод, разработанный чуть более двадцати лет назад, постоянно совершенствуется и обсуждается на страницах медицинских и биологических изданий, а открывший его основные принципы американский химик Кэри Б. Мюллис удостоен Нобелевской премии. Да потому, что этот метод позволяет выявлять фрагменты генов, присущие исключительно конкретной бактерии или вирусу. Возбудителя инфекции можно «увидеть», даже если в материале, полученном от больного, содержится лишь одна подозрительная клетка. Метод универсален тем, что для него годится любой, в том числе недоступный для других исследований материал: кровь, мазок, слизь, моча, сыворотка, эякулят, биоптаты тканей человека. Благодаря автоматизации и применению соответствующего оборудования методика может использоваться для большого числа пациентов. Она информативна и наиболее достоверна при обследовании на острые и хронические инфекции, в том числе передаваемые половым путем, позволяет выявлять такие заболевания, как хламидиоз, герпес, вирусные гепатиты, ВПЧ вирус папилломы человека , гонорея, ВИЧ, а также дизентерию, брюшной тиф, краснуху, туберкулез. Сразу после укуса клеща ПЦР поможет разобраться, произошло заражение энцефалитом или нет. Бывают случаи, когда нужно получить подтверждение эффективности проводимой терапии и степени излечения заболевания; в этом случае метод ДНК-диагностики просто незаменим.
Еще одно его преимущество — быстрота. Результат обычно готов не позже, чем через двое суток после взятия материала, с учетом анализа данных и выдачи заключения. Безусловно, ПЦР-диагностика позволяет выявить минимальные концентрации возбудителей заболеваний, во много раз меньшие, чем при других видах исследований. Но в целом это сравнение некорректно, ведь выбор метода зависит от особенностей заболевания. Например, при токсоплазмозе лучше подойдет иммуноферментный метод.
Полимеразная цепная реакция (ПЦР)
Полимеразная цепная реакция — это молекулярный метод, имитирующий процесс репликации дезоксирибонуклеиновой кислоты для амплификации определенных сегментов ДНК in vitro. ПЦР (полимеразная цепная реакция) — это метод тестирования, который способен находить генетический материал вируса непосредственно в крови пациента, слюне или любой другой жидкости, изобретенный в 1983 году американским биохимиком Кэрри Муллисом. 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. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) позволяет всего в течение нескольких часов обнаружить возбудителя инфекции, причем выявить можно даже 1-2 молекулы среди огромного количества. метод применяется в медицине, биологии, ветеринарии, криминалистике, санитарной службе и других отраслях деятельности человека. Цифровая полимеразная цепная реакция (цПЦР) представляет собой биотехнологическое усовершенствование традиционных методов полимеразной цепной реакции.
ПЦР диагностика: что это такое
ПЦР расшифровывается как «полимеразная цепная реакция». это когда тестируется полимеразная цепная реакция. ПЦР (полимеразная цепная реакция) – это метод, используемый в биохимии и молекулярной биологии для увеличения количества определенного фрагмента ДНК. Полимеразную цепную реакцию (ПЦР) сперва использовали только для амплификации определенных фрагментов ДНК. читайте в медицинском журнале клиники Адмиралтейские Верфи.
Ложноположительный ПЦР: Почему так бывает?
При этом система не уступает ПЦР в чувствительности и может детектировать единицы геномных эквивалентов. Полимеразная цепная реакция (ПЦР, PCR) — это точный метод лабораторной диагностики, который используют для выявления возбудителей инфекционных заболеваний. это биотехнологическое усовершенствование традиционных методов полимеразной цепной реакции, которые могут быть использованы для непосредственного количественного.
ПЦР-тестирование: как работает метод ПЦР в диагностике
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. Интенсивность флуоресценции в экспоненциальной фазе используется для расчета данных. Позднее некоторые реактивы начинают ингибировать ПЦР, запасы нуклеотидов для синтеза заканчиваются, а на графике становится видно, как выработка продукта выходит на плато [7]. Приложение метода Метод используется для быстрого обнаружения и количественного определения нуклеиновых кислот в биологических образцах для анализа экспрессии генов, обнаружения мутаций, определения статуса рака, анализа микроРНК, детекции генетически модифицированных организмов, обнаружения и определения количества бактерий, вирусов и измерения вирусной нагрузки. Благодаря своей универсальности метод ПЦР в реальном времени используется во многих областях исследований, включая биомедицину, микробиологию, ветеринарию, сельское хозяйство, фармакологию, биотехнологию и токсикологию [4].
Источники Templeton N. The polymerase chain reaction. Kubista M. Arya M.
Схема трех стадий полимеразной цепной реакции. Некоторые виды микроорганизмов, например, вирус иммунодефицита человека, хранят генетическую информацию в другой нуклеиновой кислоте — РНК, но и её фрагменты можно находить с помощью ПЦР. Именно на обнаружении этого небольшого, но уникального для каждого отдельного организма участка и построен принцип ПЦР. Для каждого возбудителя создан свой специфический генетический детектор, эталонный фрагмент ДНК, который по принципу комплементарности точно обнаруживает «свой» фрагмент ДНК и запускает реакцию создания огромного количества его копий. Один цикл ПЦР длится около трёх минут, количество копий растёт в геометрической прогрессии.
Таким образом, за несколько часов количество фрагментов увеличивается в несколько миллиардов раз. Понятно, что теперь определить, какой возбудитель у данной конкретной инфекции, достаточно легко. Достоинства Теория — это, безусловно, замечательно, но что мы имеем на выходе? Какую практическую выгоду получает человек, когда отправляется на поиски вредоносных микроорганизмов, вооруженный ПЦР? Безусловно, одно из главных достоинств — это универсальность метода. Оборудование, используемое для ПЦР, стандартно, оно не зависит от того, что именно и где именно мы ищем. Следующий плюс — высокая специфичность. В материале, направленном на исследование, определяется уникальная последовательность нуклеотидов, характерная только для конкретного возбудителя. Кроме того, это позволяет одновременно, в одном и том же материале, проводить поиск нескольких возбудителей без какого-либо ущерба для качества ответа.
Метод обладает высочайшей чувствительностью — мы уже говорили о том, что возможно найти всего один фрагмент генетического материала возбудителя. Несомненное преимущество метода — оперативность.
Для этого требуется термоциклер амплификатор , образцец ДНК для размножения, термостабильная Taq-полимераза, праймеры, с помощью которых мы выбираем то, что будет размножаться, и свободные нуклеотиды всех 4 типов - A, T, C и G. Подробнее о методике проведения ПЦР вы можете узнать посмотрев наше видео.
Надо заметить, что если после этого, снова, просто понизить температуру, то разделившиеся половинки достаточно быстро находят друг друга и всё возвращается, практически, к исходному состоянию. Следовательно, нам надо не дать соединиться половинкам интересующей нас ДНК. Как этому помешать?
Тогда, место на половинке-основании окажется занято, при попытке присоединения, свойство комплементарности окажется нарушено, и вторая половинка не сможет прицепиться на своё "законное" место. Это "что-то" названное праймером, синтезируется в научной или промышленной лаборатории и представляет собой цепочку синтетических нуклеотидов олигонуклеотидов , расположенных в таком же порядке, как и у того вируса бактерии и так далее , на который делается анализ. Например, если делают анализ на хламидии, то праймер соответствует специфическому участку гена, кодирующего главный белок наружной мембраны МОМР Chlamydia trachomatis. Итак, вторая стадия - присоединение праймеров к ДНК также называется отжигом длится от 20 до 60 секунд. Температура отжига равна 50 - 65 градусам для каждого вида возбудителей, то есть для каждого праймера, она своя. На этом этапе мы уже разделили ДНК на две половинки и не даём им соединиться. Теперь самое время достроить каждую половинку до полноценной ДНК.
Но температура, при которой это должно произойти, очень высока, по меркам молекулярной биологии — более 70 градусов выше температуры отжига. Проблема была решена благодаря открытию уникального фермента taq-ДНК-полимеразы, содержащегося у бактерий, обитающих в гейзерах. Особенность этого фермента заключается в его исключительной термостойкости период полужизни при 95 градусах составляет 40 минут и высокой рабочей температуре — оптимум работы 72градуса. В клетках, фермент ДНК-полимеразы отвечает за копирование и "ремонт" ДНК и способен удлинять короткие нуклеотидные цепочки праймеров, последовательно присоединяя к одному из концов праймера дополнительные нуклеотиды, таким образом, достраивая цепь до конца. Так ДНК копирует саму себя. Третий этап - достраивание цепей ДНК. Комплементарное достраивание цепей ДНК происходит от конца к концу цепи в противоположных направлениях, начиная с участков присоединения праймеров.
Материалом для синтеза новых цепей ДНК служат добавляемые в раствор "кирпичики" - все те же производные аденина, гуанина, цитозина и тимина. Процесс синтеза катализируется ферментом термостабильной ДНК-полимеразой Taq-полимеразой и проходит при температуре 70 - 72 градуса. Время протекания синтеза зависит от длины достраиваемого фрагмента и обычно принимается равным одной минуте на каждую тысячу пар оснований. Теперь мы имеем две двойные цепочки ДНК вместо одной, исходной. Ну а дальше процесс повторяется. Опять температура повышается до 93 - 95 градусов, цепочки разъединяются... Обычно за 1 - 2 часа при наличии вирусной ДНК ее становится столько, что не заметить ее, даже при стандартном методе обнаружения становится просто нереально.
ПЦР: сверхчувствительная диагностика инфекций
– Большинство генетических тестов, которые вошли в широкую практику, основаны на принципе полимеразной цепной реакции. Система цифровой ПЦР D600 Digital PCR Analysis System — это прибор-моноблок, выполняющий в автоматическом режиме все стадии цифровой ПЦР — генерацию капель (микрореакторов) из реакционной смеси и нанесение их на реакционный планшет, термоциклирование. ДНК-полимеразы. Система цифровой ПЦР D600 Digital PCR Analysis System — это прибор-моноблок, выполняющий в автоматическом режиме все стадии цифровой ПЦР — генерацию капель (микрореакторов) из реакционной смеси и нанесение их на реакционный планшет, термоциклирование.