В качестве материала для исследований методом полимеразной цепной реакции выступают кровь, моча, слюна, мокрота, ликвор, биоптаты тканей, соскобы со слизистых оболочек. ПЦР (полимеразная цепная реакция) — это молекулярно-биологический метод, в основе которого лежит амплификация (то есть многократное увеличение) фрагментов ДНК в биоматериале. В России начали внедрять в клиническую практику ПЦР-анализы на коронавирусную инфекцию по любым доступным пробам биологических жидкостей. Согласно руководству ВОЗ, анализы на коронавирус COVID-19 должны проводиться методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с обратной транскрипцией. Материалом для исследования методом ПЦР служит ДНК возбудителя.
Анализ ПЦР: суть метода и его преимущества
Характеристика метода ПЦР. Исследование при помощи полимеразной цепной реакции относится к количественным анализам. Узнайте, что такое ПЦР-анализ, виды тестов и показания к проведению диагностики, преимущества и недостатки метода. • При необходимости исследования единого первичного образца разными диагностическими методами первая аликвота должна отбираться для ПЦР‐анализа наконечником с фильтром. это метод диагностики, широко применяемый в современной медицине. Характеристика метода ПЦР. Исследование при помощи полимеразной цепной реакции относится к количественным анализам.
ПЦР: современные методики диагностики туберкулеза
Основу процесса исследования составляет метод ПЦР в реальном времени, который зарекомендовал себя как очень быстрый и чувствительный способ, подчеркивают в Роспотребнадзоре. 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. В России метод полимеразной цепной реакции был внедрен и начал использоваться в 1995 г. Анализ — полимеразная цепная реакция имеет аббревиатуру — ПЦР. Если вам назначили количественный ПЦР-анализ, врач напишет в направлении не только название исследования, но и предпочтительный метод, которым нужно провести ПЦР-анализ. ПЦР расшифровывается как «полимеразная цепная реакция». Это метод лабораторной диагностики, цель которого заключается в выявлении возбудителя инфекционного заболевания.
Актуальные методы диагностики COVID-19
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. Схематично, это выглядит так: Подведём итог: каждый цикл ПЦР состоит из трех стадий.
Благодаря такому способу удается обнаружить проблему на ранней стадии, когда как таковой опухоли еще нет. Но предпосылки — представлены в полном объеме.
Исследование иммунной реакции на того или иного возбудителя. Изучают особые вещества, которые отвечают за инактивацию и сдерживание аномальных агентов, инфекционных структур. Методика отличается от схожего по целям ИФА. Обследование на предмет генетических аномалий. В рамках диагностики наследственных патологических процессов.
В качестве основного метода. Также с помощью ПЦР возможно установление отцовства, родства двух людей. Но это тема для отдельного разговора. Для исследования забирают биоматериал. Какой именно — зависит от конкретных показаний.
Обычно берут мазки со слизистых оболочек полости рта, половых органов, уретры. В качестве исходного образца изучают мочу, кровь, мокроту, слюну. Есть отдельные условия по подготовке и проведению диагностики полимеразной цепной реакции. Что можно обнаружить методом ПЦР По результатам обследования есть возможность выявить группу патологических процессов. Папилломатоз Провоцируется особым одноименным вирусом.
Вызывает образование на коже и внутренних органах хорошо знакомых многим наростов. В самом простом случае, речь идет о бородавках. Но существуют и другие аномальные структуры. Например, невус родинка , остроконечная кондилома. Последние образуются на репродуктивных органах и в области заднего прохода, передаются половым путем.
Многие штаммы вируса папилломы человека а известно их более 150 потенциально онкогенны. Способны спровоцировать рак. Потому ПЦР незаменима при ранней диагностике и разработке индивидуальных мер профилактики, лечения. Герпес Любого типа. Известно более 6-и штаммов этого вируса.
Первый провоцирует образование папул в полости рта и на губах. Второй — транспортируется половым путем и плохо поддается коррекции. Третий — это вирус Варицелла-Зостер, которые вызывает ветряную оспу. Четвертый становится виновником мононуклеоза. Пятый — цитомегалии.
Шестой влияет на работу головного мозга. Так можно продолжать и далее. Суть в том, что с помощью ПЦР удается выявить сам герпес и его штамм, определить характер и давность поражения, патологического процесса.
С помощью ВКО, добавляемого в образец перед этапом пробоподготовки очистки ДНК от примесей , можно проконтролировать эффективность всех этапов анализа. Специалисты знают, что очень важным этапом разработки ПЦР-тест-системы является правильная разработка и использование ВКО внутреннего контрольного образца. В случае ОТ-ПЦР ПЦР с предшествующей ей обратной транскрипцией ВКО — это специально сконструированный препарат РНК экзогенный внутренний контроль , добавленный к каждому исследуемому образцу на этапе пробоподготовки биологического материала или изначально содержащийся в биологическом материале эндогенный внутренний контроль , который проходит через все стадии ПЦР-анализа. На этапе детекции результат амплификации ВКО позволяет судить о качестве результата при проведении ПЦР-анализа в целом. Хотя использование эндогенного внутреннего контроля — тоже вариант, все же лучше всего использовать экзогенный внутренний контроль — ВКО на основе РНК. Экзогенный внутренний контроль добавляется непосредственно перед выделением РНК, проходит все стадии и, если в результате ПЦР-анализа мы видим сигнал от ВКО, это свидетельствует о том, что результат анализа можно принимать во внимание. Если же сигнала нет, то результат анализа недействителен.
Процесс «узнавания» анализируемого комплекса чувствительным к нему иммуноглобулином осуществляется в количественном соответствии. Используется два подхода для количественной оценки анализируемых иммунных комплексов. Первая — это определение концентрации образовавшихся иммунных комплексов. А вторая — измерение концентрации не вступивших в реакцию антител. Иммунологический метод диагностики нацелен на обнаружение иммуноглобулинов трех классов: Антитела ИГ М. Антитела ИГ А.
Антитела ИГ G. Сначала в организме человека в течение первых 10—15 суток появляются иммуноглобулины типа М. Далее, в ходе инфекционного процесса, к первым присоединяются антитела типа А. В более запущенных стадиях заболевания, вырабатываются иммуноглобулины G. Обнаружение при помощи иммуноферментной реакции иммуноглобулинов конкретного типа, позволяет определить, на какой стадии находится патология. Особенно в случаях получения сомнительных результатов, когда симптомы свидетельствуют об одном, а лабораторное исследование о противоположном.
История открытия современных методов молекулярной диагностики
Если вам назначили количественный ПЦР-анализ, врач напишет в направлении не только название исследования, но и предпочтительный метод, которым нужно провести ПЦР-анализ. это метод диагностики, широко применяемый в современной медицине. В Роспотребнадзоре разъяснили, чем отличается тестирование на коронавирус методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) от экспресс-теста.
ПЦР: сверхчувствительная диагностика инфекций
Диагностика методом полимеразной цепной реакции ПЦР показывает наличие половых инфекций с очень большой точностью. С помощью ПЦР анализа можно найти все, что угодно. Главное, знать, что искать. Совсем недавно ПЦР использовали как последнюю надежду, когда с помощью других диагностических процедур подтвердить или исключить диагноз не получалось — методам не хватало чувствительности. Сейчас ПЦР-диагностику освоили во многих крупных лабораториях и продвигают её в качестве коммерческого метода, доступного каждому, кто хочет обследоваться. Обычно предлагают готовые наборы анализов: ПЦР на 3-5-7-14-16 и другое количество инфекций, передающихся половым путем. Нередко анализ навязывают тогда, когда обследоваться совсем не обязательно или можно обойтись более дешевой диагностикой без потери качества. Давайте разберемся, когда нужно искать половые инфекции и когда это необходимо делать именно методом ПЦР. Обследоваться на ЗППП можно хоть каждый день — по желанию. Все зависит от наличия свободного времени, денег и уровня вашей тревожности.
Есть только один нюанс. Метод ПЦР — очень точный анализ. С его помощью можно обнаружить в недрах организма считанные копии вируса или бактерии. И ни один честный врач не скажет вам наверняка, насколько эта находка опасна для здоровья, и каков достоверный риск осложнений. Поэтому решите для себя заранее, сможете ли вы спокойно жить дальше или будете лечить результаты анализа даже в тех случаях, когда до похода в клинику у вас не было никаких проблем с интимным здоровьем. Иначе обстоят дела с обследованием на ЗППП в группе риска — у людей с рискованным сексуальным поведением и беременных женщин. Им необходимо периодически сдавать анализы на половые инфекции, даже если нет никаких жалоб на здоровье. Сексуальным экстремалам профилактическое обследование нужно, чтобы выявить факт инфицирования еще до появления симптомов и как можно раньше принять меры для защиты своих половых партнеров от заражения. Беременным женщинам диагностика ЗППП необходима, потому что многие мамины инфекции передаются будущему малышу.
Даже если нет симптомов у женщины, последствия для ребенка могут быть тяжелыми. Согласно принятым государственным программам как в нашей стране , так и в США , профилактическая диагностика скрининг на ЗППП проводится только среди людей с рискованным сексуальным поведением и у беременных женщин.
Практикующий врач должен согласовать с лабораторией дальнейшее исследование. Вероятность положительной ОТ-ПЦР в пробах из верхних дыхательных путей может быть выше в начале заболевания. Точность теста в зависимости от типа образца. Те антитела, которые были адекватно верифицированы, могут помочь выявить пациентов с перенесенным COVID-19. Серологические тесты могут также позволить выявить некоторых пациентов с текущей инфекцией особенно на поздней стадии заболевания , но они менее склонны вступать в реакцию в первую неделю заражения и, следовательно, могут быть менее полезными для диагностики острой стадии заболевания. Точность и время обнаружения антител варьирует в зависимости от конкретно используемого теста.
В отличие от традиционного посева при выявлении бактериальных инфекций, который занимает несколько дней, ПЦР тест обычно выполняется в течение суток. Это значительно увеличивает вероятность назначения своевременного лечения. Кроме того, с помощью ПЦР можно определить латентных носителей инфекции. Необходимо строго соблюдать правила сбора биоматериала и его хранения. Важно выбрать правильное время взятия биоматериала и выполнить правила подготовки к тесту. В частности, это касается и нового коронавируса, который присутствует в выделениях носоглотки и ротоглотки только в течение определенного времени, по истечении которого анализ окажется отрицательным. Кроме того, высокая чувствительность ПЦР может иногда превращаться из преимущества в недостаток. Показания к проведению ПЦР-анализа ПЦР-тесты используются для: диагностики инфекционных заболеваний, вызванных вирусами, бактериями и грибами, в том числе для определения возбудителей ряда урогенитальных инфекций; определения патологических генетических нарушений; определения роста и развития раковых клеток. ПЦР тест также можно использовать для прямой диагностики наличия заболевания и мутаций в развивающемся эмбрионе. Например, впервые ПЦР была использована таким образом для диагностики серповидно-клеточной анемии путем обнаружения мутации одного гена. Как проводится ПЦР-анализ Метод полимеразно-цепной реакции постоянно развивается. Самым распространенным на сегодня является тест в реальном времени, с помощью которого можно определить исходное количество копий ДНК РНК.
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. 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.
Полимеразная цепная реакция (ПЦР). Особенности
- ПЦР анализ: что это такое? На какие 12 инфекций сдается?
- Отечественные решения для автоматизации и цифровизации ПЦР-исследований — PCR News
- Анализ крови ПЦР – что это такое?
- Читать в статьях по темам:
- ПЦР анализ: что это такое?
Цепная реакция. Как работают тесты на коронавирус?
Литература: 1. Высотин С. Гильмиярова Ф. Полимеразная цепная реакция.
История открытия. Лопухов Л. Нестеров С.
Современное состояние и перспективы. Орадова А. Разумовская И.
Нанотехнология: учеб. Элективный курс. Ребриков Д.
ПЦР «в реальном времени». Лаборатория знаний, 2009. Vysotin S.
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. И если в процессе подготовки к проведению реакции, образец будет загрязнен — возможно «ложное срабатывание».
С другой стороны, далеко не всегда положительный результат ПЦР означает наличие заболевания. Например, человек пролечился от какого-либо заболевания, но погибший и уже не опасный возбудитель фактически его останки будет еще некоторое время находиться среди клеток крови и "разбираться на запчасти" защитной системой организма. Если в этот момент сделать ПЦР — результат окажется положительным. Другой вариант — это отрицательный результат ПЦР при наличии даже явной клинической картины. Одна из наиболее возможных причин — материал для исследования был взят «не оттуда». Образец должен брать квалифицированный врач, строго следуя инструкции, которую ему дает лаборатория.
При создании праймеров используют специфичный для данного микроорганизма фрагмент ДНК, наименее подверженный изменениям. Он выбирается из так называемой высоко консервативной области ДНК. Но изменчивость микроорганизмов может приводить к тому, что некоторые генотипы или штаммы исследуемого возбудителя могут приобретать и накапливать мутации в амплифицируемом клонируемом участке генома, и становиться неуловимыми для данного праймера, и тест-системы, в целом. Таким образом, различные тест-системы — одна из причин, почему анализы, сделанные в разных лабораториях и в разных клиниках "одним и тем же" методом ПЦР могут показывать разные результаты. Чтобы максимально избежать ошибок по вине мутаций, современные стандарты качества, регламентируют объем испытаний тест-системы, прежде чем она попадет на рынок и будет использована для диагностики. Эти испытания включают проверку на перекрестные реакции, а также тестирование всех известных штаммов определяемого возбудителя.
Этот специальный фермент -«строитель» для начала синтеза нуждается в «затравке» - последовательности из 5-15 нуклеотидов. Данная «затравка» определена для каждого гена гена хламидии , микоплазмы , вирусов экспериментально. Итак, каждый цикл ПЦР состоит из трех стадий. В первую стадию происходит так называемое раскручивание ДНК — то есть разделение связанных между собой двух цепей ДНК. Во вторую - происходит присоединение «затравки» к участку нити ДНК. И, наконец, удлинение данных нитей ДНК, которое производится ферментом-«строителем». В настоящее время весь этот сложный процесс протекает в одной пробирке и состоит из повторяющихся циклов размножения определяемой ДНК с целью получения большого количества копий, которые могут быть, затем выявлены обычными методами.
То есть из одной нити ДНК мы получаем сотни или тысячи. Этапы проведения ПЦР исследования Забор биологического материала для исследования В качестве пробы служит различный биологический материал: кровь и ее компоненты, моча, слюна, отделяемое слизистых оболочек, спинномозговая жидкость, отделяемое раневых поверхностей, содержимое полостей тела. Все биопробы собираются одноразовыми инструментами, а набранный материал заключают в пластиковые стерильные пробирки или помещают на культуральные среды, с последующей транспортировкой в лабораторию. В забранные пробы добавляют необходимые реагенты и ставят в программируемый термостат — термоциклер амплификатор. В амплификаторе 30-50 раз повторяется цикл ПЦР, состоящий из трех этапов денатурация, отжиг и удлинение.
Эффективность этиологической диагностики возрастает при одновременном выявлении ведущих инфекционных агентов: Rotavirus, Astrovirus, Norovirus и бактерий родов Shigella, Salmonella, Campylobacter и Y. Классические микробиологические методы посевы и культивирование на культурах клеток не обладают необходимой скоростью диагностики и не удовлетворяют потребности Роспотребнадзора при расследовании случаев групповой заболеваемости, но являются единственными видами исследований, при которых можно выделить и накопить «чистую культуру» возбудителя для дальнейшего использования в научно-практической деятельности.
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 по различным направлениям деятельности. Первые исследования проводились с элетрофоретической детекцией продуктов амплификации.
Что такое ПЦР-диагностика
- Как проводят анализ методом ПЦР: описание процедуры
- ПЦР-тестирование: как работает метод ПЦР в диагностике
- ПЦР: сверхчувствительная диагностика инфекций
- Что такое ПЦР-тесты и зачем их сдавать
- Актуальные методы диагностики COVID-19
Когда назначается ПЦР-диагностика?
- Полимеразная цепная реакция (ПЦР). Особенности
- В Роспотребнадзоре объяснили, чем отличается экспресс-тест на COVID-19 от ПЦР
- ПЦР-тестирование: как работает метод ПЦР в диагностике
- Принцип метода ПЦР (полимеразная цепная рекация), часть 1 (д.б.н. Ю.М. Романова) - YouTube