ДНК-полимеразы. Полимеразная цепная реакция. Количественная полимеразная цепная реакция (ПЦР). ПЦР также можно выполнять как количественный анализ для измерения объема конкретной последовательности ДНК в образце. Количественная полимеразная цепная реакция (ПЦР). ПЦР также можно выполнять как количественный анализ для измерения объема конкретной последовательности ДНК в образце.
Как работают тесты на коронавирус и кто их сейчас создает
| ПЦР: простыми словами о принципе работы, применении и новых технологиях | ПЦР (полимеразная цепная реакция) – это метод, используемый в биохимии и молекулярной биологии для увеличения количества определенного фрагмента ДНК. |
| «Вероятность обнаружить вирус снижается». Когда нужно сдавать ПЦР-тест | Информационно-аналитический портал о молекулярной диагностике и смежных областях науки и практики: молекулярной биологии и медицине. |
| Чем отличается ПЦР от антител на КОВИД тест? | ПЦР-метод, используемый для выявления РНК коронавируса, дает высокий процент ложноотрицательных результатов, что делает необходимым поиск альтернативных способов диагностики COVID-19. |
| ПЦР: современные методики диагностики туберкулеза | Полимеразная цепная реакция (ПЦР) описывается как метод многократного "увеличения" (копирования) определенных последовательностей ДНК с помощью фермента ПЦР и искусственных нуклеотидов. |
| Что такое ПЦР анализ | Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – это метод молекулярно-генетической диагностики, позволяющий обнаружить в организме человека различные инфекционные заболевания. |
Что такое ПЦР анализ
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. За счёт близости гасителя, энергия поглощаемая флуорофором не вызывает флуоресцентного свечения, а целиком передаётся гасителю.
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. Специалистов интересовали демографические и физические характеристики пол, возраст, рост, вес , наличие у пациентов сопутствующих заболеваний и данные компьютерной томографии КТ — в частности, объем поражения легких и характерные для COVID-19 изменения по типу «матового стекла».
Почти у всех на момент поступления в больницу была высокая температура, у многих слабость и кашель, а КТ показывала значительные изменения тканей легких. Потеря обоняния, боль в горле и мышцах, лихорадка чаще встречались у тех, кто потом выздоровел и выписался, а одышка и спутанность сознания — у пациентов, которые в итоге не смогли справиться с болезнью. Статистически значимых различий в симптомах пациентов, чей диагноз был выставлен по результатам теста ПЦР и на основе клинической картины, обнаружено не было, сообщил «Известиям» профессор кафедры педиатрии и детских инфекционных болезней Сеченовского университета, первый автор статьи Даниил Мунблит.
Анализируемый образец — вносимый в реакционную смесь препарат, обычно содержащий искомую ДНК, служащую мишенью для амплификации. В случае отсутствия ДНК-мишени продукт не образуется. Иногда для удобства детекции или контроля эффективности в состав реакционной смеси могут быть внесены дополнительные компоненты. Внутренние контроли — несвойственный данному организму фрагмент ДНК, как правило, большего размера, ограниченный специфическими праймерами. Практически представляет собой альтернативную матрицу ПЦР и позволяет контролировать эффективность амплификации в каждой конкретной пробирке. ДНК-зонды — искусственно синтезированные олигонуклеотиды небольшого размера около 30 нуклеотидов , комплементарные специфическим ампликонам продуктам реакции.
Могут использоваться для детекции продуктов ПЦР, благодаря прикрепленным к ним изотопным или флуоресцентным меткам. Эти компоненты способны понижать температуру денатурации матрицы или стабилизируют ДНК-полимеразу. Если в пробе имеется искомая ДНК, с ней происходит ряд последовательных цикличных реакций, которые различаются температурными режимами. Ход реакции Амплификация может включать в себя множество циклов, но все они состоят из трёх этапов: денатурация, отжиг, элонгация [1]. Денатурация — процесс перехода двухнитевой формы ДНК в однонитевую из-за разрыва водородных связей между комплементарными парами оснований при воздействии высоких температур. Отжиг — процесс присоединения праймеров к одноцепочечной ДНК-мишени. Отжиг происходит благодаря правилу комплементарностиЧаргаффа. Без соблюдения этих условий праймеры не отжигаются. Элонгация синтез.
Температура в реакционной смеси доводится до оптимума работы Taq-полимеразы. Таким образом, специфические фрагменты, ограниченные на концах праймерами, впервые появляются в конце второго цикла, накапливаются в геометрической прогрессии и очень скоро начинают доминировать среди продуктов амплификации. В клинико-диагностических лабораториях наиболее распространенными модификациями ПЦР являются: ПЦР с «горячим» стартом hot-start PCR — суть этой модификации состоит в предотвращении возможности начала реакции до момента достижения условий, которые обеспечивают специфический отжиг праймеров. ПЦР с «горячим» стартом дает возможность минимизировать вероятность образования неспецифических продуктов ПЦР и возможность получения ложноположительных результатов анализа. ПЦР с анализом результатов «по конечной точке» End-point PCR — эта модификация позволяет учитывать результаты реакции по наличию флуоресценции после амплификации, не открывая пробирку. 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.
Благодаря ферментативной реакции множественного копирования молекул генетического материала ПЦР обладает высокой чувствительностью.
Для выявления и идентификации достаточно нескольких фрагментов ДНК возбудителей в исследуемом биологическом материале. Когда проводится анализ? ПЦР получила широкое распространение в различных областях практической медицины. Исследование является одним из основных методов диагностики различных инфекционных заболеваний с половым путем передачи.
Риск получения ошибочного результата
- Можно ли в реальности по ПЦР - тестам определить и доказать ковид-19 - Аргументы Недели
- Создана тест-система для диагностики кори
- Каковы компоненты реакции ПЦР?
- Полимеразная цепная реакция (ПЦР)
- Неопознанный COVID: больше половины ПЦР-тестов оказались ошибочными | Статьи | Известия
ПЦР-диагностика
ПЦР (полимеразная цепная реакция) – метод, который позволяет выявить присутствие вируса в организме. читайте в нашей статье. По оценкам ResearchAndMarkets, в этом году глобальный рынок тестирования методом полимеразной цепной реакции (ПЦР), включая ПЦР в реальном времени, достигнет 9,9 млрд долларов. С 2015 года он рос со среднегодовым темпом в 28,11%, а пандемия еще больше уве. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — экспериментальный метод молекулярной биологии, способ значительного увеличения малых концентраций определённых фрагментов нуклеиновой кислоты (ДНК) в биологическом материале (пробе). Трёхбуквенный вариант — это аббревиатура названия «полимеразная цепная реакция». Анализ — полимеразная цепная реакция имеет аббревиатуру — ПЦР.
Создана тест-система для диагностики кори
| «Вероятность обнаружить вирус снижается». Когда нужно сдавать ПЦР-тест | Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — метод молекулярной биологии, позволяющий увеличить изначально низкую концентрацию заданной последовательности ДНК в растворе так, что ее присутствие становится детектируемым визуально. |
| ПЦР-диагностика | Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, точность ПЦР-тестов на коронавирус, несмотря на их неоднозначную оценку, составляет 95%. |
ПЦР-тест — что это такое простыми словами, что показывает ПЦР анализ и когда назначается
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — экспериментальный метод молекулярной биологии, способ значительного увеличения малых концентраций определённых фрагментов нуклеиновой кислоты (ДНК) в биологическом материале (пробе). Аббревиатура ПЦР обозначает полимеразная цепная реакция. Полимеразная цепная реакция (ПЦР).
Сколько стоит сдать ПЦР-анализ
If you have Telegram, you can view and join right away. На каждом бланке результата ПЦР-теста на COVID-19 размещен QR-код. ДНК-полимеразы. Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) изменил биологию и медицину 80-х годов XX века, позволив быстро и точно диагностировать наследственные заболев. это новый, усовершенствованный вид ПЦР с использованием метода флуоресценции (свечения). Стоит отметить, что в стандартной реакции ПЦР в реальном времени все образцы выйдут на плато и достигнут примерно одного уровня сигнала.
Создана тест-система для диагностики кори
Помимо возможности количественного обнаружения, существуют и другие достоинства ПЦР в реальном времени по сравнению с конвенциональной. Данный вариант ПЦР более прост, быстр, а также не требует открывания пробирок с продуктами ПЦР, что уменьшает вероятность загрязнения других образцов. Основной недостаток — более высокая стоимость амплификатора со встроенной возможностью детекциифлуоресценции по сравнению с обычным. В данном варианте реакционная смесь, содержащая флуоресцентный краситель, разбивается на огромное число микроскопических объемов например, капелек в эмульсии. После протекания ПЦР анализируется, в какой доле капелек реакция оказалась положительной и, соответственно, наблюдается флуоресценция. Эта доля будет пропорциональна числу искомых молекул ДНК в образце. Таким образом, этот метод позволяет проводить качественное или количественное обнаружение молекул РНК. Это может использоваться для детекции РНК-содержащих вирусов или определения уровня транскрипции количества мРНК того или иного гена. Рисунок 1.
Этапы ПЦР. Красным цветом обозначены праймеры. Рисунок 2.
PMID: 35596902. Тюляндин С. Практические рекомендации по лекарственному лечению рака молочной железы.
PMID: 28632866. DOI: 10. Практические рекомендации по лечению рака предстательной железы. Покатаев И. Практические рекомендации по лекарственному лечению рака поджелудочной железы.
Эта стадия называется отжигом. Время стадии — 0,5 - 2 минут. ДНК-полимераза реплицирует матричную цепь, используя праймер в качестве затравки. Это — стадия элонгации. Температура элонгации зависит от полимеразы. Время элонгации зависит как от типа ДНК-полимеразы, так и от длины амплифицируемого фрагмента. Обычно время элонгации принимают равным одной минуте на каждую тысячу пар оснований. После окончания всех циклов часто проводят дополнительную стадию финальной элонгации, чтобы достроить все одноцепочечные фрагменты. Эта стадия длится 10 - 15 мин. Подготовка материала к исследованию и транспорт его в лабораторию Для успешного проведения анализа важно правильно собрать материал у пациента и правильно провести его подготовку. 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.
Дальше мы этот вариант будем проверять на расширенной группе больных и здоровых людей. Чтобы это сделать, мы разрабатываем ПЦР-тест, который будет «смотреть» конкретно этот вариант из всего генома, есть он у человека или нет. Если это наследственные раковые синдромы, которые мы ищем, то выделяем ДНК из крови. Также есть тесты на соматические мутации, но здесь уже используется биопсийный материал опухоли, в основном речь идет о выборе терапии, например, таргетных препаратов. Что это значит? Мы находимся только в первой половине этого пути познания и понимания. На самом деле это даже не расшифровка в буквальном смысле, а только прочитывание отдельных букв и слов, в отдельных случаях даже без понимания смысла. Мы понимаем только определенные слова — как последовательность ДНК преобразуется в последовательность белка — это и есть генетический код. Только в прошлом году произошел значимый прогресс в предсказании того в какие объемные структуры превращаются эти белковые последовательности. Этому способствовало развитие методов глубокого машинного обучения и искусственных нейронных сетей. Ученым еще предстоит много разбираться с тонкостями регуляторных участков ДНК, чтобы понимать, когда какие гены будут включаться, а когда — выключаться. Их можно представить в виде текста из четырех букв, в котором записана информация о строении всего организма, вся наследственная информация. Этот текст, помимо всего прочего, хранит последовательность белков, которые впоследствии организм синтезирует. По изменениям в ДНК мы можем предсказать изменения в белке и, в конечном счете, в организме. Кроме того, существуют еще регуляторные участки и так называемая «мусорная ДНК», функции которых сегодня до конца неизвестны. Существуют специальные системы репарации ДНК. Когда ДНК удваивается, то по принципу комплиментарности напротив одного азотистого основания обязательно ставится другое.
Диагностика инфекций методом ПЦР: что это такое?
В случае с вирусами, содержащими не «двойную» ДНК молекулу, а «одинарную» РНК а это коронавирусы, или, например, ВИЧ , ученым приходится сначала провести обратную транскрипцию РНК с помощью фермента обратной транскриптазы, а уже потом производить амплификацию по той схеме, что была указана выше. Именно так, собственно, поступает и сам вирус, попадая в клетку, перед тем как встроить свою ДНК в человеческую и приступить к синтезу собственных белков, из которых состоит его «тело» то есть не генетического материала, а самих вирусных частиц, при ПЦР же, наоборот, копируется генетический материал, а не новые частицы вируса. Ингибиторы обратной транскриптазы — одни из самых распространенных видов лекарств от ВИЧ-инфекции. К ним относятся, например, зидовудин и ламивудин — самые первые препараты АРВТ, разработанные еще в 80-х. Производится ПЦР на специальных приборах, амплификаторах, или так называемых термоциклерах Thermal cycler. Наглядно, как работает метод ПЦР, можно посмотреть на приведенном ниже видео. У теста на антитела свои преимущества. Но я бы сказала так: они с ПЦР-тестом дополняют друг друга. Тест на антитела лучше работает на поздних стадиях. Антитела в крови сохраняются и тогда, когда вирус исчезает из организма, то есть с помощью такого теста можно узнать, кто переболел COVID-19 в прошлом.
Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» в нее входит, он и разработал тесты, которыми пользуются в лабораториях Роспотребнадзора. То есть производит тесты «Вектор», а проводят тестирование региональные центры Роспотребнадзора. У каждого теста есть погрешность. При низкой заболеваемости ложноположительных результатов может быть намного больше, чем выявленных реальных пациентов, даже если тест вполне хороший. Гамалеи , компания «ДНК-технология». И это хорошо, когда есть разные тест-системы, их можно сравнить, проверить результаты одной с помощью другой. На первом заседании координационного совета по борьбе с коронавирусом вице-премьер РФ Татьяна Голикова сказала, что правительство ждет от регионов предложений о том, на базе каких еще лабораторий можно будет проводить эти исследования.
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.
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. Гены могут быть одинаковыми, но включаться и выключаться по-разному. Большая часть «мусорной ДНК» может быть одинаковой. Сам язык и набор ДНК у всех живых организмов один и тот же. Исключение разве только составляют некоторые бактерии и вирусы. А что касается изменений других организмов — растений и животных — то это очень перспективная технология. Все внесенные изменения можно проверить, прежде чем использовать полученный организм. Эти изменения не представляют никакой опасности, потому что методы, которые ранее применялись для создания различных сортов в сельском хозяйстве или животноводстве гораздо сильнее меняли ДНК и гораздо в более непредсказуемых вариантах. В желудке человека все переварится одинаково — и томат с геном рыбы, и обычная рыба в томатном соусе. С точки зрения пищеварения никакой разницы нет. То есть, как изменение последовательности ДНК будет проявляться в живом организме, чем отличается один индивид от другого на уровне ДНК и как он отличается сам по себе на уровне организма. Сейчас мы можем только сказать о том, что замена некоторой буквы в определенном гене приводит к фатальным последствиям, к генетическому заболеванию. Но мы не можем поменять эту букву на ту, которая присутствует у большинства людей, которые не страдают этим заболеванием или точно предсказать эффект от комбинации нескольких вариантов. Хотя работы в этом направлении ведутся. К примеру, в 2018 году китайский ученый провел очень спорный эксперимент, когда двум девочкам-близнецам еще на стадии ЭКО отредактировали один из генов, чтобы они стали невосприимчивы к вирусу ВИЧ.
Работа с малым количеством ДНК материала. Мы уже успели привыкнуть к тому, что можно быстро и недорого определить причину недомогания, сделать генетический анализ. Но это стало возможно не так давно. Столь резкий прогресс в медицинской диагностике во многом обязан одной технологии, а именно — полимеразной цепной реакции. За время эпидемии коронавируса вы почти наверняка сталкивались с ее аббревиатурой — ПЦР. Чтобы доказать, что вы здоровы, нужно было сделать «ПЦР-тест», подтверждающий отсутствие в организме коронавирусного генетического материала. Именно об этой технологии мы и расскажем в нашей статье. Кэри Муллис: создатель технологии ПЦР. Ниже мы кратко резюмируем суть и значение наиболее важных для возникновения ПЦР работ см. В 1953 году исследователи Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик опубликовали работу 2 , которая внесла существенный вклад в понимание структуры ДНК — молекулы, в которой зашифрована уникальная для каждого организма генетическая информация. Именно эта информация является ключом как к определению вида организма, что необходимо для детектирования патогена, так и к выявлению генетических особенностей и заболеваний человека методом ПЦР. В 1950-х гг. Артур Корнберг изучал механизмы репликации, или самоудвоения, ДНК. Ему же удалось впервые осуществить синтез ДНК вне живой клетки, в пробирке. А в 1957 ученый вместе со своей научной группой выделил из бактерии Escherichia coli первую ДНК-полимеразу 3 — ключевой фермент, обеспечивающий синтез ДНК. В 1960-х Хар Гобинд Корана продолжил изучение механизмов синтеза нуклеиновых кислот. В частности, в его лаборатории впервые синтезировали целый ген.
Полимеразная цепная реакция
| Полимеразная цепная реакция (ПЦР). Особенности | Полимеразная цепная реакция (ПЦР) была изобретена в 1983 году биохимиком Кэри Муллисом, работавшим в компании Cetus. |
| Цепная реакция. Как работают тесты на коронавирус? | 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. |
| Капельная цифровая ПЦР (ddPCR) - RAINSURE SCIENTIFIC | В России тестирование на грипп будет проводиться с ПЦР-тестом на COVID-19. Звезду «Полицейского с рублевки» Бурунова экстренно госпитализировали. |
Цепная реакция. Как работают тесты на коронавирус?
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — реакция, используемая в молекулярной биологии для того, чтобы размножить (амплифицировать) нужный фрагмент ДНК (или РНК). ОТ-ПЦР — это разновидность ПЦР, то есть полимеразной цепной реакции. ПЦР в реальном времени (реал-тайм): методика и преимущества (д.б.н. Ю.М. Романова, ч. 2). 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). Без ПЦР-теста на коронавирус по нынешним временам никуда.
«Вероятность обнаружить вирус снижается». Когда нужно сдавать ПЦР-тест
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. Гены могут быть одинаковыми, но включаться и выключаться по-разному. Большая часть «мусорной ДНК» может быть одинаковой. Сам язык и набор ДНК у всех живых организмов один и тот же. Исключение разве только составляют некоторые бактерии и вирусы. А что касается изменений других организмов — растений и животных — то это очень перспективная технология. Все внесенные изменения можно проверить, прежде чем использовать полученный организм.
Эти изменения не представляют никакой опасности, потому что методы, которые ранее применялись для создания различных сортов в сельском хозяйстве или животноводстве гораздо сильнее меняли ДНК и гораздо в более непредсказуемых вариантах. В желудке человека все переварится одинаково — и томат с геном рыбы, и обычная рыба в томатном соусе. С точки зрения пищеварения никакой разницы нет. То есть, как изменение последовательности ДНК будет проявляться в живом организме, чем отличается один индивид от другого на уровне ДНК и как он отличается сам по себе на уровне организма. Сейчас мы можем только сказать о том, что замена некоторой буквы в определенном гене приводит к фатальным последствиям, к генетическому заболеванию. Но мы не можем поменять эту букву на ту, которая присутствует у большинства людей, которые не страдают этим заболеванием или точно предсказать эффект от комбинации нескольких вариантов. Хотя работы в этом направлении ведутся.
К примеру, в 2018 году китайский ученый провел очень спорный эксперимент, когда двум девочкам-близнецам еще на стадии ЭКО отредактировали один из генов, чтобы они стали невосприимчивы к вирусу ВИЧ.
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. Один из видов проведения ПЦР в реальном времени — с использованием интеркалирующегокрасителя, который добавляется прямо в реакционную смесь чаще всего используется SYBRGreen.
Другой вид — с использованием одного из видов флуоресцирующих зондов, связывающихся с участком внутри ПЦР-продукта, что позволяет повысить специфичность обнаружения см. Рис 5. Детекцияфлуоресценции происходит непосредственно в приборе в ходе протекания реакции. Помимо возможности количественного обнаружения, существуют и другие достоинства ПЦР в реальном времени по сравнению с конвенциональной.
Данный вариант ПЦР более прост, быстр, а также не требует открывания пробирок с продуктами ПЦР, что уменьшает вероятность загрязнения других образцов. Основной недостаток — более высокая стоимость амплификатора со встроенной возможностью детекциифлуоресценции по сравнению с обычным. В данном варианте реакционная смесь, содержащая флуоресцентный краситель, разбивается на огромное число микроскопических объемов например, капелек в эмульсии.
Ученым еще предстоит много разбираться с тонкостями регуляторных участков ДНК, чтобы понимать, когда какие гены будут включаться, а когда — выключаться. Их можно представить в виде текста из четырех букв, в котором записана информация о строении всего организма, вся наследственная информация. Этот текст, помимо всего прочего, хранит последовательность белков, которые впоследствии организм синтезирует. По изменениям в ДНК мы можем предсказать изменения в белке и, в конечном счете, в организме. Кроме того, существуют еще регуляторные участки и так называемая «мусорная ДНК», функции которых сегодня до конца неизвестны. Существуют специальные системы репарации ДНК. Когда ДНК удваивается, то по принципу комплиментарности напротив одного азотистого основания обязательно ставится другое. Это соответствие иногда может нарушаться по разным причинам. 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.
Из двух копий ДНК получается уже 4. Тогда Муллис начал считать, что будет, если написать компьютерную программу, которая повторит процесс 10 раз. А если 30 раз, то уже два в тридцатой степени, то есть 1 миллиард 73 миллиона 741 тысяча 834 копии. Такую кучу ДНК уже способны засечь приборы. Всё, участие мышей не требуется. И тут пришла мысль, что вот так можно размножать любой фрагмент ДНК. Если в пробе попался кусочек ДНК бактерии, он скопируется 1073741824 раза, и мы легко установим наличие инфекции. Это озарение так взволновало Кэри, что он чуть не въехал в лесовоз. Несмотря на усталость, той ночью Муллис не сомкнул глаз. За уикэнд он разрисовал схемами своей полимеразной цепной реакции всю бумагу на даче. Дженнифер не отвлекала его, потому что поставила себе цель успеть как следует загореть на пруду. Изобрёл принцип циклического клонирования in vitro, назвал процесс полимеразной цепной реакции ПЦР , тиражирование генетического материала — амплификацией, а программируемый прибор для его проведения — амплификатором. Фото сделано в 1991 году после присуждения премии канадского фонда Гэрднера. За рулём такой машины майской ночью 1983 года Муллис придумал процесс полимеразной цепной реакции. Справа внизу: хайвей 128 в районе Мендосино — здесь по пути на дачу Муллис испытал историческое озарение. В эти два дня было выпито ведро. После чего Муллис благополучно довёл машину до города и бросился в библиотеку смотреть, не приходила ли кому-нибудь в голову его простенькая идея. Оказалось, нет. Сделал сообщение на производственном семинаре. Каждый пытался объяснить, почему это не сработает, никто не желал помогать. И так аврал, своих задач у всех полно. А друг советовал: «Не надо. Они же не хотят. Не оставляй записей. Уволься, пережди годик, тогда сделай реакцию и патентуй. 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.