Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – современный метод исследования, основанный на увеличении малых концентраций фрагментов нуклеиновой кислоты в пробе. Анализ — полимеразная цепная реакция имеет аббревиатуру — ПЦР. 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). это метод, имитирующий естественную репликацию ДНК и позволяющий обнаружить единственную специфическую молекулу ДНК в присутствии миллионов других молекул. ПЦР — полимеразная цепная реакция, способная обнаружить любой патоген в пробе, если там присутствует хотя бы малейшая его частица.
ПЦР - полимеразная цепная реакция и ПЦР с обратной транскрипцией
| Борьба с поддельными ПЦР-тестами разводит руками › Статьи › 47новостей из Ленинградской области | При такой диагностике ПЦР-тестов при любом вирусе мы получаем ложноположительный результат и везём пациента в стационар. |
| ПЦР диагностика: что это такое | Введение При проведении такой высокочувствительной и при этом высокоспецифичной реакции, коей является полимеразная цепная реакция (ПЦР), иногда случаются как ложно-позитивные, так и ложно-негативные результаты, что представляет серьезную проблему. |
| «Вероятность обнаружить вирус снижается». Когда нужно сдавать ПЦР-тест | Согласно руководству ВОЗ, анализы на коронавирус COVID-19 должны проводиться методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с обратной транскрипцией. |
Важные сведения об использовании продукции BIOplastics в ПЦР и Real Time ПЦР анализах
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. Где-то лучше использовать простой мазок. ПЦР стопроцентно информативен там, где достаточно обнаружить болезнетворный микроорганизм и доказать факт заболевания. ПЦР способен показать активность вируса, который может просто присутствовать в организме, а может размножаться, нарушая программу жизни клетки. В зависимости от этого решается вопрос о необходимости госпитализации или инфекционной опасности человека для окружающих. Почему же тогда существуют другие мнения по этому поводу, которые ведут к перепроверкам анализов с последующим «лечением» здоровых людей дорогостоящими препаратами, имеющим побочные эффекты? Формальное и бездумное применение ПЦР чревато неверными выводами и просто опасно. Сейчас ложно положительные результаты - большая редкость, поскольку действует достаточно эффективная система контроля качества проводимых исследований. При этом необходимо понимать, что ПЦР — это инструмент, который позволяет применять нанотехнологии на генетическом уровне, но не способен застраховать от неверного толкования результатов врачами.
Для анализа строится две кривые плавления. Первая — это зависимость флуоресценции по времени, вторая — скорость падения флуоресценции по времени. Пик отражает определённый образец ДНК [5]. Классификация используемых флюорофоров [ править править код ] Неспецифическое определение: количественная ПЦР с двухцепочечными ДНК -связывающими красителями в качестве репортеров[ править править код ] В данном случае меткой служит химическое соединение , способное внедряться в двойную спираль ДНК. Такой зонд меняет свою конформацию при взаимодействии с продуктами ПЦР и становится флюорофором. Определение продукта можно проводить в конце каждого цикла, перед стадией денатурации.
Это может потенциально помешать точности мониторинга целевой последовательности [6]. Специфическое определение: флуоресцентный репортерный зонд [ править править код ] кПЦР с использованием флуоресцентного зонда Флуоресцентные зонды обнаруживают только ДНК-содержащую последовательность, комплементарную зонду; следовательно, использование репортерного зонда значительно повышает специфичность и позволяет повысить точность измерения в присутствии других дцДНК. Однако флуоресцентные репортерные зонды не предотвращают ингибирующий эффект димеров праймера, которые могут подавлять накопление целевых продуктов реакции [7]. Можно также использовать несколько зондов, у которых флюорофоры имеют разные спектры испускания. В таком случае появляется возможность в одной пробирке зарегистрировать сигнал от разных молекул ДНК. Метод носит название множественной ПЦР англ.
Метод основан на введении комплементарного продукту амплификации ДНК-зонда с флуоресцентным репортером на одном конце зонда и гасителем флуоресценции на противоположном. Когда гаситель находится в непосредственной близости от репортера, он поглощает сигнал и репортер не даёт флуоресценции. Во время амплификации целостность зонда нарушается и репортер можно обнаружить по флуоресценции после возбуждения лазером. Следовательно, увеличение количества продукта, с которым связывается репортерный зонд в каждом цикле ПЦР, вызывает пропорциональное увеличение флуоресценции. Метки могут флуорессцировать в фазе элонгации или в фазе отжига ПЦР [4]. Если последовательность зонда не очень длинная, то даже в связанном с ДНК состоянии они будут взаимодействовать друг с другом, и не будет испускаться флуоресценция.
В результате этого процесса и флюорофор, и его гаситель попадут в раствор, где вероятность нахождения этих веществ рядом будет небольшой, и флуоресценция восстановится [4].
Респираторные заболевания. Диагностика методом ПЦР стала в 2020 году актуальной как никогда и продемонстрировала свою незаменимость и эффективность. ПЦР-анализ — главный тест и «золотой стандарт» диагностики коронавирусной инфекции Sars-Cov-2 COVID-19 , ставшей причиной самой масштабной пандемии последних десятилетий. Наследственные заболевания и отцовство также диагностируются при помощи метода ПЦР. ПЦР-тесты применяются везде, где нужен быстрый, точный и надежный результат.
Подготовка к проведению ПЦР-теста Еще одно немаловажное преимущество ПЦР-анализов — это отсутствие специфической подготовки к проведению тестов. Достаточно следовать стандартным рекомендациям специалиста: Анализ сдается утром натощак. При этом ряд генетических исследований проводится в произвольное время, удобное пациенту. При сдаче анализа по мазку из ротоглотки необходимо выдержать интервал с приемом пищи и воды в 3-4 часа перед тестом. Перед анализом на венерические инфекции необходимо воздержаться от половой активности в течение суток. Перед анализом нельзя использовать никакие противовирусные препараты.
Подробную инструкцию по правилам подготовки к каждому анализу вы всегда можете получить у лечащего врача или у консультантов на нашей горячей линии. Как проводится ПЦР-анализ С 1983 года, когда был изобретен данный метод, прошло много времени, и технологии не стоят на месте. Сегодня существует несколько различных методик для проведения ПЦР-теста: С обратной транскрипцией. Самый распространенный способ идентификации известной последовательности РНК, включающий амплификацию, определение патогена и его идентификации среди образцов, хранящихся в научной картотеке. Вложенная ПЦР или «гнездовая» — используется для снижения количества неспецифичных продуктов реакции и имеет две стадии с использованием двух видов праймеров. Изотермические методы — не требуют повторяющихся температурных циклов, менее энергозатратны.
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. Матрицу ДНК, содержащую фрагмент, который нужно амплифицировать; 2. Два праймера, ограничивающие амплифицируемый ДНК фрагмент; 3. ДНК-полимеразу например, термостабильную Taq-полимеразу ; 4. Выбор подходящей ДНК-полимеразы определяется целями эксперимента. Например, если требуется создание точной копии гена, важно использовать фермент, способный корректировать ошибки репликации.
Что такое ПЦР-тест, и для чего его сдают
- Похожие статьи
- Суть метода ПЦР
- Диагностика COVID-19: обзор основных методов
- Что такое анализ ПЦР и как его проводят
- Риск получения ошибочного результата
- Для продолжения работы вам необходимо ввести капчу
Диагностика COVID-19: обзор основных методов
Чаще всего ПЦР-тест показывает ложноположительный результат из-за наличия в носу или ротоглотке фрагментов уже погибшего вируса, рассказал в интервью Лайфу доктор медицинских наук, практикующий врач, профессор Антон Ершов. ПЦР – полимеразная цепная реакция. Полимеразная цепная реакция или ПЦР — это метод создания множества копий определенного участка ДНК in vitro (в пробирке, а не в организме).
ПЦР: сверхчувствительная диагностика инфекций
На эти и другие вопросы отвечает Владислав Александрович Чередниченко, врач-инфекционист, заместитель директора по развитию «Клиника Эксперт» Воронеж. Севиля Ибраимова 13 ноября 2019 Перечень анализов, проводимых при помощи ПЦР-диагностики расширяется с каждым днём. ПЦР или, иначе, полимеразная цепная реакция — это современный высокоинформативный метод молекулярно-генетической диагностики, активно применяемый для выявления у человека различных инфекционных и наследственных заболеваний. 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.
В результате этого процесса и флюорофор, и его гаситель попадут в раствор, где вероятность нахождения этих веществ рядом будет небольшой, и флуоресценция восстановится [4]. Метки, работающие в фазу отжига : Флуорогенная шпилька — небольшая одноцепочечная молекула ДНК, которая в свободном состоянии способна образовывать особую пространственную структуру ДНК — шпильку. На один конец цепочки пришивают флуорофор, а на второй — вещество, его гасящее. Последовательность зонда комплементарна ДНК-мишени. В таком случае те молекулы зонда, которые плавают в растворе, не будут давать флуоресцентный сигнал, а связавшиеся с молекулами ДНК будут претерпевать конформационные изменения, в результате которых произойдёт пространственное разнесение флуорофора и его гасителя и восстановление флуоресценции. Регистрацию целесообразно проводить после денатурации [4]. Метка, основанная на методе FRET. Основа этого метода — наличие двух зондов, которые связываются с ДНК-мишенью на небольшом расстоянии друг от друга. При их близком расположении флюорофор-донор поглощает свет определённой длины волны и испускает свечение в более длинноволновом спектре. Эту волну, в свою очередь, поглощает флюорофор-акцептор и испускает регистрируемый свет. Применение[ править править код ] ПЦР в реальном времени широко используется для решения многих исследовательских задач в лабораториях. Кроме того, этот метод нашёл применение в медицине для диагностики заболеваний и в сфере биотехнологий для определения содержания микроорганизмов в продуктах питания и растительных материалах; для детекции ГМО. Также кПЦР используется для генотипирования вирусов и других патогенов человека и определения их количественного содержания. Количественная оценка экспрессии генов [ править править код ] кПЦР используется как один из способов количественных измерений транскрипции генов. Данный метод широко применяется для оценки изменений во времени экспрессии определённого гена , например, в ответ на введение лекарственного средства или изменения условий окружающей среды. Количественная оценка экспрессии генов с помощью традиционных методов обнаружения ДНК ненадёжна. Обнаружение мРНК с помощью нозерн-блота , или продуктов ПЦР на геле , или саузерн-блота не позволяет провести точное количественное определение. ПЦР в реальном времени может быть использована для количественной оценки нуклеиновых кислот двумя распространёнными методами: относительной количественной оценки и абсолютной количественной оценки [10]. Абсолютное количественное определение даёт точное количество целевых молекул ДНК с использованием калибровочной кривой.
Постановка реакции занимает несколько часов, таким образом, вся диагностика, от момента сдачи материала на анализ до получения результата, отнимет всего один день. При помощи ПЦР определяют возбудителя , а не реакцию на его внедрение со стороны организма. Таким образом, появилась возможность точно диагностировать заболевание еще в инкубационном периоде, когда нет никаких клинических или лабораторных признаков болезни. Но они напрямую связаны с его достоинствами и с так называемым «человеческим фактором». ПЦР — очень высокотехнологичный метод, требующий соблюдения строжайших правил оснащения лаборатории. Это связано с тем, что в воздухе постоянно присутствует невероятный коктейль из фрагментов ДНК всевозможных живых организмов, и в процессе подготовки к проведению реакции образец может быть загрязнен — возможно «ложное срабатывание». Оценивать результаты реакции должен практический врач, который лечит конкретного больного. Дело в том, что далеко не всегда положительный ответ теста означает наличие заболевания. Например, человек пролечился от какого-либо заболевания, но погибший и уже не опасный возбудитель будет еще некоторое время «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. Когда следует бежать в лабораторию, чтобы проанализировать итоги вашего летнего отпуска? Специалисты советуют делать это в следующих случаях: выделения, зуд, чувство жжения в области половых органов, резко изменившийся запах от половых органов, дискомфорт при мочеиспускании, необычный характер выделений цвет, количество, консистенция , случайный половой контакт без применения презерватива. Чаще всего его используют для диагностики именно заболеваний, передающихся половым путем.
Рассмотрим подробнее. При этом «затравка» для выявления, например, хламидии, работает только для хламидии и т. Таким образом, если тестируется биоматериал на наличие хламидийной инфекции, то в реакционную смесь помещается «затравка» для хламидий; если тестирование биоматериала на вирус Эпштейн-Барра, то и «затравка» для вируса Эпштейн-Барра. II этап — Объединение генетического материала возбудителя инфекции и «затравки». Этот процесс присоединения «затравки» и есть второй этап ПЦР. III этап - Копирование генетического материала возбудителя инфекции. К «затравкам» подходит фермент- «строитель» и синтезирует новую цепочку ДНК. То есть за один цикл ПЦР происходит увеличение количества генетического материала в два раза. Один цикл длится 2-3 минуты. Для образования достаточного количества генетического материала для идентификации, обычно производится 30-50 циклов ПЦР, что занимает 2-3 часа. Этап идентификации размноженного генетического материала Собственно ПЦР на этом заканчивается и далее идет не менее значимый этап идентификации. Для идентификации используют метод электрофореза или меченые «затравки».
Что такое полимеразная цепная реакция и как она работает?
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. читайте в нашей статье. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – это метод молекулярно-генетической диагностики, позволяющий обнаружить в организме человека различные инфекционные заболевания.
Что такое ПЦР-анализ?
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. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — высокоточный метод диагностики заболеваний, основанный на копировании ДНК или РНК патогена в пробе. ПЦР-метод, используемый для выявления РНК коронавируса, дает высокий процент ложноотрицательных результатов, что делает необходимым поиск альтернативных способов диагностики COVID-19. Информационно-аналитический портал о молекулярной диагностике и смежных областях науки и практики: молекулярной биологии и медицине.
ПЦР анализ: что это такое? На какие 12 инфекций сдается?
Также образуется малое количество более длинных молекул ДНК, которым можно пренебречь см. Рис 2. 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.
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. Где-то лучше использовать простой мазок. ПЦР стопроцентно информативен там, где достаточно обнаружить болезнетворный микроорганизм и доказать факт заболевания.
ПЦР способен показать активность вируса, который может просто присутствовать в организме, а может размножаться, нарушая программу жизни клетки.
Одной из особенностей ПЦР является его высокая чувствительность и специфичность. Это позволяет обнаруживать даже небольшие количества ДНК в образцах и определять их типы и количество. Однако необходимо учитывать, что ПЦР может давать ложноположительные или ложноотрицательные результаты, особенно при неправильной подготовке образца или при наличии в образце других молекул, которые могут влиять на результаты. Еще одной особенностью ПЦР является его высокая стоимость и сложность проведения. Для проведения ПЦР требуется специальное оборудование и высокая квалификация персонала, что делает этот метод недоступным для многих лабораторий и медицинских учреждений.
Кроме того, ПЦР может быть менее чувствительным, чем другие методы диагностики, такие как иммуноферментный анализ или секвенирование генома. Также необходимо учитывать, что ПЦР может быть подвержен влиянию факторов, таких как температура, pH и концентрация реагентов.
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. Матрицу ДНК, содержащую фрагмент, который нужно амплифицировать; 2.
ПЦР анализ: что это такое? На какие 12 инфекций сдается?
Как и в ПЦР, в дПЦР в образце также проводится одна реакция, но образец делится на множество разделов, при этом реакция проводится в каждом разделе отдельно. При таком разделении количество нуклеиновых кислот может быть собрано и измерено более точно и чувствительно.
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. К ним относятся патологические процессы, вызванные: вирусами герпетическая, папилломавирусная инфекция , ВИЧ СПИД, вирусные гепатиты с парентеральным путем передачи специфическими бактериями сифилис, гонорея, микоплазмоз, уреаплазмоз, хламидиоз простейшими трихомониаз Полимеразная цепная реакция также может использоваться для диагностики инфекций, вызванных условно-патогенными грибами кандидоз.
ДНК содержит генетическую информацию любого живого организма. Молекула состоит из двух цепочек, сплетающихся в единую спираль. Их последовательность уникальна для каждого организма, как отпечаток пальца или скан сетчатки глаза. Поскольку для каждого возбудителя зарегистрированы типичные укороченные последовательности нуклеотидов, то они хранятся в лабораториях в виде праймеров. Их в свою очередь присоединяют к ДНК возбудителя в пробе, и они многократно воспроизводят свои дубли под действием катализаторов. Многократное увеличение происходит до тех пор, пока участок не станет доступным для определения и только при наличии в биоматериале ДНК патогена.
Преимущества ПЦР-диагностики Заслуженная популярность метода заключается в простом исполнении, показателях чувствительности и специфичности. Описать ПЦР-анализ можно всего тремя словами — точность, надежность, скорость. При анализе выделяют фрагмент ДНК, присущий конкретному возбудителю. Уникальность участка позволяет в одном и том же материале находить одновременно нескольких возбудителей без ущерба качеству. Для исследования достаточно несколько молекул ДНК активного или даже уже разрушенного патогена, но который оставил специфические участки. Метод выявляет одну болезнетворную бактерию среди миллиардов других, при этом он эффективен там, где бессильны другие виды исследований — микроскопический, бактериологический, иммуноферментный.
Давайте кратко узнаем о каждом из этих компонентов. Для амплификации ДНК очень важны праймеры - короткие участки нуклеотидов примерно 20 п. Используется набор праймеров, как прямой праймер, так и обратный праймер. Праймеры связываются с началом и концом цепей ДНК, сигнализируя о точках, из которых цепь ДНК должна быть амплифицирована. Нуклеотиды, используемые для реакции ПЦР, представляют собой смесь всех четырех азотистых оснований, обнаруженных в ДНК.
Это аденин A , тимин T , гуанин G и цитозин C. Последний и самый важный компонент - ДНК-полимераза. Фермент полимераза создает новые молекулы ДНК путем сборки нуклеотидов способом, который комплементарен существующей цепи. Наряду с ферментом в реакционную смесь необходимо добавить кофакторы, необходимые для действия ДНК-полимеразы. Кофакторы - это металлические соединения, которые имеют решающее значение для активности ферментов.
Ионы магния являются кофакторами ДНК-полимеразы. ДНК-полимераза, используемая в ПЦР, представляет собой термостабильную ДНК-полимеразу часто называемую полимеразой Taq , выделенную из термофильных организмов, способных выдерживать высокие температуры. Каковы этапы реакции ПЦР? Теперь, когда мы знаем все компоненты, необходимые для ПЦР, давайте проверим, какие три этапа включает в себя реакция ПЦР. Эти этапы - денатурация, отжиг и удлинение.
Активность полимеразы зависит от наличия одноцепочечной ДНК, с которой могут связываться праймеры.
Капельная цифровая ПЦР (ddPCR)
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.
Она также может содержать добавки, такие как глицерол или DMSO, которые помогают улучшить эффективность реакции. Все эти компоненты смешиваются вместе в пробирке и помещаются в термоциклер, который обеспечивает необходимые температурные условия для проведения реакции ПЦР. Каждый цикл состоит из трех основных шагов: денатурации, отжиг и элонгация. Денатурация Первый шаг температурного цикла — денатурация, при которой двухцепочечная ДНК разделяется на две одноцепочечные цепи. Отжиг После денатурации температура снижается до оптимального значения для специфической праймерной пары, которая предназначена для амплификации конкретного участка ДНК. Этот процесс называется элонгацией.
ДНК-полимераза использует свободные нуклеотиды, которые находятся в реакционной смеси, чтобы продлить праймер и синтезировать новую цепь ДНК. После завершения одного цикла, процесс повторяется множество раз, обычно от 20 до 40 циклов, чтобы получить достаточное количество амплифицированной ДНК. Применение ПЦР в научных и медицинских исследованиях Идентификация генетических заболеваний ПЦР широко используется для идентификации генетических заболеваний. С помощью ПЦР можно обнаружить наличие или отсутствие конкретных мутаций в геноме пациента. Это позволяет раннюю диагностику и предсказание риска развития заболевания. Определение родства и идентификация личности ПЦР может быть использован для определения родства и идентификации личности. С помощью ПЦР можно сравнивать генетические профили разных людей и определять, есть ли у них общие гены. Это может быть полезно в судебных исследованиях, расследовании преступлений и установлении родственных связей.
Исследование генетической изменчивости ПЦР позволяет изучать генетическую изменчивость в популяциях. С помощью ПЦР можно анализировать полиморфизмы, то есть изменения в генетической последовательности, которые могут быть связаны с различными фенотипическими характеристиками. Это помогает ученым понять, как гены влияют на развитие различных болезней и физиологических процессов. Диагностика инфекций ПЦР используется для диагностики инфекций, таких как вирусные и бактериальные инфекции. С помощью ПЦР можно обнаружить наличие патогенных микроорганизмов в образцах тканей или жидкостей, таких как кровь или моча. Это позволяет быстро и точно определить причину инфекции и выбрать наиболее эффективное лечение. Генетическое инженерное исследование ПЦР является неотъемлемой частью генетического инженерного исследования. С помощью ПЦР можно клонировать гены, создавать мутации в геноме, амплифицировать ДНК для последующего секвенирования и многое другое.
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. Помимо медицины метод нашёл применение в генетике, криминалистике, археологии.
Медицинская диагностика[ править править код ] Количественная ПЦР применяется для быстрого выявления генов или фрагментов ДНК, являющихся маркерами инфекционных заболеваний , генетических отклонений и т. Внедрение этого метода в клинические лаборатории значительно улучшило качество диагностики инфекционных заболеваний [14]. Кроме того, кПЦР используется в качестве инструмента для детектирования вновь возникающих заболеваний.
Например, новых штаммов гриппа [15]. Использование кПЦР также позволяет проводить количественные измерения и генотипирование характеристика штаммов вирусов , например, вируса гепатита B [16]. Степень инфекции , которая оценивается, как число копий вирусного генома на единицу ткани пациента, имеет большое значение. Например, вероятность реактивации вируса простого герпеса типа 1 зависит от количества инфицированных ганглиев [17]. Целевыми генами является открытая рамка считывания 1ab ORF1ab и нуклеокапсидный белок N. Пороговое значение цикла значение Ct менее 37 определяют как положительный результат теста, а значение Ct 40 или более как отрицательный результат теста. Данные диагностические критерии основаны на рекомендации Национального института контроля и профилактики вирусных заболеваний [18]. Количественная ПЦР также широко используется для выявления опухолевых клеток в материале из твёрдых опухолей [20] [21] и даже при некоторых формах лейкемии [22] [23].
Так, например, рак молочной железы все ещё является наиболее частой причиной смерти среди раковых больных. Причём часто смерть вызвана возникшими метастазами. Метастазы возникают в результате того, что клетки, способные к пролиферации , отделяются от опухоли , выходят в кровяное русло и вторично поселяются в какой-то части организма. Эти клетки называются циркулирующими стволовыми клетками ЦСТ. Присутствие таких клеток в крови пациентов, больных раком молочной железы, как правило, связано с плохим прогнозом исхода терапии и выживаемости в целом, поэтому является очень важным диагностическим параметром. Но из-за очень низкого количества, выявление ЦСТ — трудная задача. И кПЦР как высокочувствительный метод может быть использован для решения этой проблемы. ЦСТ имеют эпителиальное происхождение и, следовательно экспрессируют определённый набор генов , отличающийся от окружающих их клеток крови , имеющих мезенхимальное происхождение.
Ложноположительный ПЦР: Почему так бывает?
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) позволяет всего в течение нескольких часов обнаружить возбудителя инфекции, причем выявить можно даже 1-2 молекулы среди огромного количества. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) была изобретена в 1983 году биохимиком Кэри Муллисом, работавшим в компании Cetus. На данный момент существует два способа определения мутации: методом ПЦР (полимеразная цепная реакция) и NGS (метод секвенирования нового поколения). ПЦР в реальном времени (реал-тайм): методика и преимущества (д.б.н. Ю.М. Романова, ч. 2). Первоначально сам принцип метода полимеразной цепной реакции (ПЦР) был разработан Кэри Мюллисом в 1983г. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – это метод молекулярно-генетической диагностики, позволяющий обнаружить в организме человека различные инфекционные заболевания.
ПЦР-тестирование: как работает метод ПЦР в диагностике
Анализ — полимеразная цепная реакция имеет аббревиатуру — ПЦР. На данный момент существует два способа определения мутации: методом ПЦР (полимеразная цепная реакция) и NGS (метод секвенирования нового поколения). Цифровая полимеразная цепная реакция (цПЦР) представляет собой биотехнологическое усовершенствование традиционных методов полимеразной цепной реакции.