Как правильно написать пцр тест

ПЦР расшифровывается как «полимеразная цепная реакция». Это метод лабораторной диагностики, цель которого заключается в выявлении возбудителя инфекционного заболевания. Он является золотым стандартом в диагностике возбудителей, который был многократно проверен. ПЦР дает возможность определить патогенный микроорганизм даже в том случае, если в исследуемом материале присутствует всего несколько его молекул ДНК.

• Как работает ПЦР-анализ?
• Преимущества ПЦР-анализа
• Показания к проведению ПЦР-теста
• Типы ПЦР
• Подготовка к анализу
• Материалы для ПЦР-анализа
• Расшифровка результатов ПЦР-тестирования

Как работает ПЦР-анализ?

Практически все живые существа на планете, исключая некоторые вирусы с РНК-геномами, имеют генетический материал, представленный длинной двухцепочной молекулой ДНК. Цепочка ДНК включает нуклеотиды — небольшие молекулы с универсальным строением. Они могут идти в цепочке ДНК в разном порядке. В зависимости от этого «собираются» разные геномы.

У каждого болезнетворного микроорганизма есть свой, уникальный порядок построения цепочки ДНК, поэтому его невозможно спутать с ДНК человека.

При проведении теста ПЦР используют фрагмент чужеродного генетического материала, добытый из образца, и размножают много раз с помощью белка-фермента. За несколько часов количество копий увеличивается в несколько миллиардов раз. Это позволяет получить такое количество ДНК, которого достаточно для успешного определения его природы.

В лабораториях используют определенный набор реактивов для каждого конкретного микроорганизма, поэтому пациентам назначают не общий ПЦР-анализ, а тест на конкретный микроорганизм (например, на вирус гепатита С).

Полимеразная цепная реакция проводится качественно и количественно. Качественный тест позволяет определить, есть ли в образце генетический материал микроорганизма (вируса или бактерии), который ищет врач. Количественный тест дает информацию о том, в каком количестве содержится материал.

Преимущества ПЦР-анализа

К достоинствам этого диагностического метода относят:

1. Универсальность. ПЦР-тест обнаруживает любые ДНК и РНК, даже в тех случаях, если другие диагностические методы не дали результата.
2. Эффективность. Полимеразная цепная реакция позволяет диагностировать некультивируемые, трудно культивируемые и латентно существующие формы патогенных микроорганизмов.
3. Высокую чувствительность. Даже если в исследуемом материале присутствует всего один фрагмент генетического материала возбудителя, тест все равно показывает его.
4. Высокую специфичность метода, достигающую 100%. В ходе диагностики выявляют уникальную последовательность нуклеотидов в цепочке ДНК, характерную только для конкретного патогенного микроорганизма, провоцирующего развитие заболевания.
5. Высокую скорость выполнения. Для установки реакции достаточно несколько часов. Пациент получает результаты анализа на следующий день после сдачи.

ПЦР-тест направлен на определение возбудителя заболевания, а не на реакцию на его проникновение со стороны организма.

Показания к проведению ПЦР-теста

Анализ проводят при инфекционных заболеваниях для определения природы их возбудителя. Также его назначают при:

• необходимости точно установить конкретный болезнетворный микроорганизм;
• диагностике лейкоза и других злокачественных новообразований;
• диагностике некоторых генетически обусловленных заболеваний;
• исследовании образцов биопсии, которые невозможно изучить с помощью других методов.

С помощью ПЦР-анализа выявляют различные заболевания:

• инфекционные (ВИЧ, гепатит, ТОРЧ-инфекции и т.д.);
• передающиеся половым путем (хламидии, микоплазмы, кандиды);
• внутриутробные инфекции (вирусы краснухи, герпеса, токсоплазмы);
• респираторные (в настоящее время ПЦР-тест является золотым стандартом в диагностике вируса Ковид-19);
• генетические.

С помощью ПЦР можно провести тест на определение отцовства.

Типы ПЦР

Диагностика на основе полимеразной цепной реакции имеет несколько разновидностей. Она может быть:

• инвертированной;
• с обратной транскрипцией;
• количественной;
• вложенной;
• ступенчатой.

Наиболее надежный метод — ПЦР в режиме реального времени. Это количественный или полуколичественный способ диагностики, который предусматривает постоянное наблюдение образца генетического материала датчиком. Последний регистрирует сигналы на каждом цикле реакции.

Подготовка к анализу

При подготовке к ПЦР-анализу нужно соблюдать несколько правил:

1. За 10-14 дней до назначенного теста прекратить прием любых препаратов и отказаться от проведения лечебных процедур, включая физиотерапевтические. Если прием лекарственных средств жизненно необходим, об этом нужно предупредить врача заранее.
2. В случае забора мазка на выявление заболеваний, передающихся половым путем, нужно в течение суток перед исследованием отказаться от спринцеваний, использования тампонов и лечебных суппозиториев, применения антисептических средств. Также в этот период необходимо воздерживаться от половых актов. За 2 часа до забора мазка нельзя мочиться.
3. Если выполняется забор мазка из зева, за 3 часа до анализа нельзя чистить зубы, пить, полоскать рот (даже простой водой).
4. За трое суток до сдачи материала на ПЦР-исследование нужно полностью отказаться от употребления алкоголя.
5. За двое суток до проведения теста нужно исключить повышенные физические нагрузки.

Материалы для ПЦР-анализа

В зависимости от направленности теста ПЦР, в качестве материала для исследования используют:

• кровь (сыворотка или плазма);
• соскобы эпителиальных клеток (с кожных покровов, слизистой оболочки уретры, цервикального канала);
• различные биологические жидкости (околоплодная, суставная, спинномозговая жидкости, секрет предстательной железы);
• мазок из зева;
• различные биологические выделения (слюна, моча, мокрота);
• биоптат (материал, полученный путем проведения биопсии).

Расшифровка результатов ПЦР-тестирования

Результат ПЦР-анализа либо положительный, либо отрицательный. Положительный указывает на то, что у человека присутствуют фрагменты ДНК возбудителя заболевания, то есть, что человек заражен и ему необходимо лечение. Отрицательный результат ПЦР-анализа свидетельствует об отсутствии следов ДНК патогена. В таком случае человек здоров.

В некоторых случаях ПЦР-тест дает положительный результат, хотя человек не ощущает недомогания и специфических симптомов заражения. Это значит, что заболевание выявлено на ранней стадии развития. Для уточнения диагноза назначают дополнительные исследования, а затем, с учетом их результата, начинают курс лечения.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – это современный инструмент диагностики разнообразных инфекций, отличающийся высокой точностью. Анализ ПЦР позволяет определять возбудителей инфекционных заболеваний, опираясь на их генетический материал (РНК или ДНК). Биологическим материалом для исследования может служить кровь, мазок из половых органов, слюна и прочее.

Метод ПЦР  был открыт в 1983. Его создатель Кэри Мюллис (США), за это открытие получил Нобелевскую премию в области химии. Уже за первые десять лет методика стала обязательным лабораторным исследованием во всем мире, получив признание ученых и врачей.

Медицинский центр Диана предлагает провести исследование по методике полимеразной цепной реакции в кратчайшие сроки и с высочайшим уровнем точности. Наша диагностическая база соответствует всем международным стандартам и требованиям.

Какие инфекции можно диагностировать методом ПЦР

На диагностику отправляют гинеколог, уролог или дерматолог. Анализ ПЦР дает возможность диагностировать большое число разнообразных инфекций. В эту группу попадают и скрытые, бессимптомные заболевания, находящиеся в инкубационном периоде:

С помощью метода ПЦР можно обнаружить:

• гепатит C, B;
• уреаплазмоз половых органов;
• ИППП – уреаплазмоз, трихомониаз, гарднереллез,;
• хламидиоз половых органов и дыхательных путей;
• микоплазмоз половых органов и дыхательных путей;
• бактериальный вагиноз;
• кандидоз половых органов;
• инфекционный мононуклеоз;
• туберкулез;
• сальмонеллез;
• туберкулез (легочные и внелегочные формы);
• листериоз, клещевые энцефалиты, болезнь Лайма;
• цитомегаловирусную, папилломавирусную, герпесную  инфекцию;
• детские заразные болезни, выявляемые при беременности и до зачатия — краснуху, паротит, дифтерию, корь;
• ВИЧ.

При каждом из вышеперечисленных заболеваний, обнаруженным другим методом, желательно делать и ПЦР — исследование. Возбудители многих инфекций имеют несколько типов (штаммов), а более точная диагностика делает лечение эффективнее. Поскольку разные типы возбудителей обладают своими способами передачи инфекции, точное определение возбудителя помогает уберечь от заражения окружающих. Например, гепатитом А можно заразиться через общие предметы и посуду (болезнь грязных рук), а гепатитом С — только через кровь, медицинские инструменты и половые контакты. Это важно для тех, кто находится рядом с больным.

Суть метода полимеразной цепной реакции

Метод основан на выявлении возбудителя по участкам ДНК или РНК. ПЦР напоминает криминалистику, когда преступника находят по частичкам кожи или волосам, оставленным на месте преступления. Поскольку каждый живой организм имеет уникальную структуру ДНК или РНК. Метод позволяет безошибочно идентифицировать микроорганизм, даже если он присутствует в исследуемом материале в минимальных количествах.

ПРЦ подходит для выявления скрытого носительства, нетипичных, стертых и прочих форм заразных заболеваний. Диагностика отличается высокой точностью, поэтому практически не дает ошибок и ложных результатов. Анализ часто назначается, как дополнительное обследование, чтобы выявить конкретный тип вируса или микроба.

Достоинства и недостатки метода ПЦР

Анализ ПЦР – результативный диагностический инструмент, позволяющий врачу не только правильно определить тип инфекционного возбудителя в организме больного, но также и количество микробов. Эта особенность позволяет методу ПЦР эффективно обнаруживать и хронические инфекции, к примеру, вирусный гепатит.

Преимущества методики заключаются в следующих особенностях:

• Универсальность. Метод дает возможность определить все известные на сегодняшний день микроорганизмы, вне зависимости от вида исследуемого материала.
• Специфичность. ПЦР позволяет определить ДНК вируса или бактерии со 100% точностью, что не дает ни один другой способ диагностики.
• Чувствительность – даже один мельчайший «обломок» ДНК или РНК может быть обнаружен и идентифицирован, благодаря быстрой реакции образования копий.
• Оперативность – поставить диагноз на основании полимеразной цепной реакции можно уже через несколько часов после забора биологического материала, что дает возможность своевременно приступить к лечению заболевания.
• Возможность проведения количественного анализа. Эта особенность важна при выявлении болезней, вызванных условно-патогенной флорой (например, молочницы). Повышенное содержание грибков кандида  в организме вызывает заболевание, а нормальное количество до 10 3 — 104 КОЕ/тамп. – нет.

Недостатки ПЦР-диагностики – это необходимость в высокотехнологичном оборудовании и высококвалифицированных специалистах. Для анализа нужен специальный бокс-ламинар, где поддерживается необходимая температура и обеспечивается чистота эксперимента.

Как сдать анализ ПЦР правильно: подготовка 

Чтобы понять, как именно следует подготовиться к предстоящему анализу ПЦР, пациент должен обязательно уточнить у своего врача, какой именно биологический материал планируется взять. От этого непосредственно зависит подготовка.

• Выделения из половых органов, мазок из шейки матки или мочеиспускательного канала, моча – посредством исследования данных вариантов материала методом ПЦР эффективно диагностируются инфекции половых органов.
• Вирусный гепатит C, ВИЧ инфекция требуют взятие крови на анализ ПЦР.
• С помощью мазка из зева можно подтвердить или опровергнуть факт наличия инфекционного мононуклеоза.

Мазок у женщин

Для диагностики половых инфекций методом ПЦР у женщин, как правило, берут мазок из влагалища. При беременности действуют стандартные правила подготовки к анализу ПЦР.

• За пару дней до проведения ПЦР нужно отказаться от спринцеваний, средств интимной гигиены.
• За неделю до анализа на инфекции стоит перестать применять любые виды лекарственных препаратов, разумеется, если они не входят в программу подготовки к анализу ПЦР, прописанную врачом.
• За пару дней до обследования нужно начать воздерживаться от полового акта.
• Подмывание в день анализа ПЦР не нужно, гигиена половых органов проводится накануне вечером, используется только теплая вода.
• За пару часов до сдачи анализа мочиться нельзя.

Мазок у мужчин

Подготовиться к забору мазка из мочеиспускательного канала для проведения ПЦР несложно. Достаточно соблюдать изложенные ниже правила.

• За 2 суток до ПЦР обследования нужно начать воздерживаться от сексуальных отношений.
• Прием лекарств прекращается приблизительно за 7 дней до проведения анализа, если, конечно же, они не были специально назначены врачом.
• Гигиена половых органов должна проводиться накануне вечером, в день анализа ПЦР это делать не стоит.
• Рекомендуется не мочиться примерно 2-3 часа перед сдачей анализа.

Анализ крови

Если в процессе ПЦР анализа объектом изучения станет кровь пациента, правила подготовки к нему следующие.

• Оптимальное время для сдачи крови – утро, анализ нужно обязательно сдавать натощак (минимум 8 часов отсутствия пищи). Воду можно пить свободно.
• Отказ от алкоголя за сутки до ПЦР анализа, отказ от курения за час до него.
• Если здоровье допускает такой вариант, от приема лекарственных средств рекомендуется на время отказаться.
• Перед сдачей проб крови в обязательном порядке следует отдохнуть около 20 минут.
• Накануне ПЦР исследования совершенно исключены эмоциональные и физические перегрузки, они могут сказаться на результатах анализа.

Как проводится тест ПЦР?

Для исследования берется любая среда, в которой может находиться возбудитель, но чаще всего используются:

• Кровь сыворотка или плазма – для выявления множества возбудителей – вирусов гепатита B, C, D, G, герпеса, ВИЧ, цитомегаловируса;
• Моча и сок простаты – при диагностике ЗППП;
• Мокрота, плевральная жидкость, бронхоальвеолярный лаваж – для диагностики легочных и внелёгочных форм туберкулеза;
• Спинномозговая жидкость – для диагностики инфекций нервной системы;
• Околоплодная жидкость – для определения внутриутробных заражений;
• Мазок из зева – для выявления возбудителей инфекционного мононуклеоза и дифтерии;
  соскобы и мазки со слизистых  для диагностики ЗППП;
  клетки слизистой желудка и желудочный сок — для выявления бактерии хеликобактер, вызывающей гастрит и язву.

При одном взятии материала можно обнаружить сразу нескольких возбудителей, попавших в организм. Такая универсальность избавляет пациента от дополнительных обследований и лишних трат.

Обнаружить и идентифицировать участки генетической информации удается при помощи специальных эталонных маркеров ДНК (праймеров) созданных для каждого известного возбудителя. Эталон позволяет найти «свой» фрагмент среди миллионов других. Если это происходит, запускается реакция полимеразной цепи.

ПЦР—реакция делает огромное число копий выявленного участка генной информации (репликацию). Важно, что реплицируются только участки ДНК и РНК, необходимые для проведения анализа. Поэтому так важны чистота эксперимента и умение персонала обращаться с аппаратурой и образцами.

Цепная реакция протекает очень быстро, уже через два часа участок ДНК увеличивается в миллионы раз, что позволяет обнаружить и точно идентифицировать инфекцию. Для работы с эталонами пробирки помещают в специальный прибор. При помощи программы задается алгоритм, несколько раз меняющий температуру среды и влияющий на протекание реакции. Результат ПЦР виден сразу после окончания исследования.

Как расшифровать ПЦР анализ

Проведение ПЦР исследования позволяет не просто установить тип инфекции, присутствующий в организме больного, но и оценить его с количественной точки зрения (количество микробов). Расшифровка результатов количественного анализа ПЦР играет важную роль в обнаружении и проверке эффективности лечения большого числа хронических заболеваний, скажем гепатита C.

Результатом анализа ПЦР могут стать положительный и отрицательный ответы.

• Отрицательный результат. Следы инфекции не были выявлены в биологическом материале, который являлся объектом исследования в процессе анализа ПЦР. Как правило, на основании отрицательного результата можно полагать, что в организме действительно отсутствует инфекция.
• Положительный результат. Такой результат анализа ПЦР свидетельствует о том, что следы инфекционного заболевания присутствуют в биологическом материале пациента. Положительный результат анализа ПЦР характеризуется большой степенью точности.

Иногда инфицирование выявляется на фоне полного здоровья и отсутствия признаков заболевания. Некоторые больные считают, что анализ сделан неправильно, но реальная ситуация другая. Если ПЦР показала, что возбудитель в организме есть, значит, он там действительно находится. Просто инфекционные болезни никогда не начинаются сразу после заражения, имея инкубационный период различной продолжительности.

Скрытый период может продолжаться очень долго, например, при СПИДе – несколько лет, пока какие-то механизмы не подтолкнут вирусы к размножению. Возбудитель определяется в организме носителей и тех, кто не долечился. Очень часто переходят в скрытую (латентную) форму различные ЗППП. В этом случае может понадобиться дополнительная лабораторная диагностика.

Точность расшифровки результатов ПЦР анализа

Метод ПЦР, позволяющий выявлять достаточно большое число инфекций, характеризуется повышенной точностью, чувствительностью и специфичностью. Эти характеристики говорят о том, что с помощью исследования ПЦР можно:

• Максимально точно установить отсутствие или присутствие инфекционного возбудителя.
• Максимально точно определить конкретную разновидность инфекционного возбудителя (специфичность).
• Выявить инфекцию даже в том случае, когда она имеет скрытый характер. Речь идет о низком уровне присутствия в подвергаемом исследованию биологическом материале пациента ДНК микробов (чувствительность).

Преимущества метода ПЦР над иммуноферментным анализом и прочими иммунологическими инструментами выявления инфекции заключается в том, что он реже дает ошибочные результаты. То есть расшифровка анализа ПЦР значительно реже показывает отсутствие инфекционных микробов, если они есть в организме больного.

Кроме того, почти не бывает, чтобы расшифровка анализа выявляла наличие в организме несуществующей инфекции, то есть давала ложноположительные результаты.Разумеется, стопроцентно правильными результаты ПЦР назвать все же нельзя, поэтому необходимо обязательно дополнять это исследование другими методиками.

В конце статьи см. словарь

Полимеразную цепную реакцию (ПЦР, PCR) изобрёл в 1983 году Кэри Мюллис (американский учёный). Впоследствии он получил за это изобретение Нобелевскую премию. В настоящее время ПЦР-диагностика является, одним из самых точных и чувствительных методов диагностики инфекционных заболеваний.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — экспериментальный метод молекулярной биологии, способ значительного увеличения малых концентраций определённых фрагментов нуклеиновой кислоты (ДНК) в биологическом материале (пробе).

В основе метода ПЦР лежит многократное удвоение определённого участка ДНК при помощи ферментов в искусственных условиях (in vitro). В результате нарабатываются количества ДНК, достаточные для визуальной детекции. При этом происходит копирование только того участка, который удовлетворяет заданным условиям, и только в том случае, если он присутствует в исследуемом образце.

Кроме простого увеличения числа копий ДНК (этот процесс называется амплификацией), ПЦР позволяет производить множество других манипуляций с генетическим материалом (введение мутаций, сращивание фрагментов ДНК), и широко используется в биологической и медицинской практике, например, для диагностики заболеваний (наследственных, инфекционных), для установления отцовства, для клонирования генов, введения мутаций, выделения новых генов.

Специфичность и применение

ПЦР — метод молекулярной диагностики, ставший для ряда инфекций «золотым стандартом», проверен временем и тщательно апробирован клинически. Метод ПЦР позволяет определить наличие возбудителя заболевания, даже если в пробе присутствует всего несколько молекул ДНК возбудителя.

ПЦР позволяет диагностировать наличие долго растущих возбудителей, не прибегая к трудоёмким микробиологическим методам, что особенно актуально в гинекологии и урологии при диагностике урогенитальных инфекций, передающихся половым путем (ИППП).

• Исследование урогенитального тракта методом ПЦР на ИППП ;

Также, этим методом проводят диагностику вирусных инфекций, таких как гепатиты, ВИЧ, коронавирус COVID-19 и др. Чувствительность метода значительно превосходит таковую у иммунохомических и микробиологических методов, а принцип метода позволяет диагностировать наличие инфекций со значительной антигенной изменчивостью.

• тест методом ПЦР на коронавирус Covid-19, мазок из носа и зева на определение РНК вируса SARS-CoV-2;

Специфичность ПЦР при использовании технологии PCR даже для всех вирусных, хламидийных, микоплазменных, уреаплазменных и большинства других бактериальных инфекций достигает 100%. Метод ПЦР позволяет выявлять даже единичные клетки бактерий или вирусов. ПЦР-диагностика обнаруживает наличие возбудителей инфекционных заболеваний в тех случаях, когда другими методами (иммунологическими, бактериологическими, микроскопическими) это сделать невозможно.

Особенно эффективен метод ПЦР для диагностики трудно культивируемых, некультивируемых и скрыто существующих форм микроорганизмов, с которыми часто приходится сталкиваться при латентных и хронических инфекциях, поскольку этот метод позволяет избежать сложностей, связанных с выращиванием таких микроорганизмов в лабораторных условиях.

Применение ПЦР-диагностики также очень эффективно в отношении возбудителей с высокой антигенной изменчивостью и внутриклеточных паразитов. Методом ПЦР возможно выявление возбудителей не только в клиническом материале, полученном от больного, но и в материале, получаемом из объектов внешней среды (вода, почва и т. д.). В урологической и гинекологической практике — для выявления хламидиоза, уреаплазмоза, гонореи, герпеса, гарднереллёза, микоплазменной инфекции, ВПЧ — вирусов папилломы человека; в пульмонологии — для дифференциальной диагностики вирусных и бактериальных пневмоний, туберкулёза; в гастроэнтерологии — для выявления хеликобактериоза; в клинике инфекционных заболеваний — в качестве экспресс-метода диагностики сальмонеллёза, дифтерии, вирусных гепатитов В, С и G; в гематологии — для выявления цитомегаловирусной инфекции, онковирусов.

Специфичность ПЦР основана на образовании комплементарных комплексов между матрицей и праймерами — короткими синтетическими олигонуклеотидами длиной 18 — 30 букв. Каждый из праймеров сопоставим (комплементарен) с одной из цепей двуцепочечной матрицы, обрамляя начало и конец амплифицируемого участка.

После соединения (гибридизации) матрицы с праймером (отжиг), последний служит затравкой для ДНК-полимеразы при синтезе комплементарной цепи матрицы.

Проведение ПЦР

Для проведения ПЦР в простейшем случае требуются следующие компоненты:

ПЦР проводят в амплификаторе — приборе, обеспечивающем периодическое охлаждение и нагревание пробирок, обычно с точностью не менее 0,1°C. Чтобы избежать испарения реакционной смеси, в пробирку добавляют высококипящее масло, например, вазелиновое. Добавление специфичеких ферментов может увеличить выход ПЦР-реакции.

Ход реакции

Обычно при проведении ПЦР выполняется 20 — 35 циклов, каждый из которых состоит из трех стадий. Двухцепочечную ДНК-матрицу нагревают до 94 — 96°C (или до 98°C, если используется особенно термостабильная полимераза) на 0,5 — 2 минуты, чтобы цепи ДНК разошлись. Эта стадия называется денатурацией — разрушаются водородные связи между двумя цепями. Иногда перед первым циклом проводят предварительный прогрев реакционной смеси в течение 2 — 5 минут для полной денатурации матрицы и праймеров.

Когда цепи разошлись, температуру понижают, чтобы праймеры могли связаться с одноцепочечной матрицей. Эта стадия называется отжигом. Температура отжига зависит от праймеров и обычно выбирается на 4 — 5°С ниже их температуры плавления. Время стадии — 0,5 — 2 минут.

ДНК-полимераза реплицирует матричную цепь, используя праймер в качестве затравки. Это — стадия элонгации. Температура элонгации зависит от полимеразы. Часто используемые полимеразы наиболее активны при 72°C. 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. Известно, что в лабораторной диагностике большинство ошибок (до 70%) совершается именно на этапе пробоподготовки. 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. Основная роль ДНК в клетках — долговременное хранение информации о структуре РНК и белков.

РНК– рибонуклеиновая кислота — биологический полимер, близкий по своему химическому строению к ДНК. Молекула РНК построена из тех же мономерных звеньев — нуклеотидов, что и ДНК. 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. РНК синтезируется на ДНК-матрице. Процесс этот называется транскрипцией. В ДНК имеются участки, где содержится информация, ответственная за синтез трех видов РНК, различающихся по выполняемым функциям: информационной или матричной РНК (мРНК), рибосомальной (рРНК) и транспортной (тРНК). Все три вида РНК тем или иным способом участвуют в синтезе белка. Однако информация по синтезу белка содержится только в мРНК.

Нуклеоти́ды — основная повторяющаяся единица в молекулах нуклеиновых кислот, продукт химического соединения азотистого основания, пятиуглеродного сахара (пентозы) и одной или нескольких фосфатных групп. Нуклеотиды, представленные в нуклеиновых кислотах, содержат одну фосфатную группу. Они называются по содержащемуся в них азотистому основанию — адениновый (A), содержащий аденин, гуаниновый (G) — гуанин, цитозиновый (C) — цитозин, тиминовый (Т) — тимин, урациловый (U) — урацил. В состав ДНК входят 4 типа нуклеотидов — A, T, G, C, в состав РНК также 4 типа — A, U, G, C. Сахаром в составе всех нуклеотидов ДНК является дезоксирибоза, РНК — рибоза. При образовании нуклеиновых кислот нуклеотиды, связываясь, образуют сахаро-фосфатный остов молекулы, по одну сторону которого находятся основания.

Праймер – котроткая ДНК, используемая для репликации матричной цепи. Каждый из праймеров комплементарен одной из цепей двуцепочечной матрицы, обрамляя начало и конец амплифицируемого участка. 

Литература

Опубликовано: 10.02.2021 13:07:00    Обновлено: 18.02.2021   Просмотров: 257885

Суть метода ПЦР

ПЦР – полимеразная цепная реакция. Метод основан на обнаружении даже небольших концентраций искомого элемента диагностики. Для определения изначально крайне малых концентраций РНК или ДНК, которые необходимо определить в процессе проведения основного этапа исследования, используется метод искусственного увеличения количества РНК или ДНК. А поскольку они специфичны и строго индивидуальны для каждого микроорганизма или живого существа за счет уникальности последовательности нуклеотидов во фрагментах, ошибка в определении целевого ДНК или РНК исключена.

Генетическая информация любого живого организма записывается в ДНК. Эта молекула состоит из двух цепочек, сплетающихся в единую спираль. Некоторые вирусы (например, COVID-19) хранят свой код в РНК – одной нити нуклеотидов.

Для каждого организма, включая вирусы, бактерии и грибки, последовательность нуклеотидов уникальна. Ее можно сравнить с отпечатком пальца или сканом сетчатки глаза человека. Укороченные последовательности нуклеотидов, характерные для каждого вида патогена (возбудителя опасных заболеваний), хранятся в базах научных лабораторий в виде праймеров – отдельных участков ДНК, типичных для только конкретного возбудителя. Эти участки значительно короче любой молекулы ДНК. Такие праймеры присоединяются к ДНК возбудителя в пробе и под действием катализаторов многократно воспроизводят свои дубли. Этот процесс называются «репликация» – многократное увеличение, дублирование искомого участка до тех пор, пока он не станет доступен для определения. Процесс репликации возможен только при наличии в пробе ДНК возбудителя.

Преимущества метода ПЦР

1. Высокая специфичность. Метод ПЦР определяет заданную последовательность нуклеотидов, присущую конкретному патогену. Таким образом, специфичность теста стремится к 100%. Исключен риск ложноположительных результатов.
2. Чувствительность. Для ПЦР достаточно всего несколько молекул ДНК патогена (или даже уже неактивных – разрушенных вирусных частиц, сохранивших специфические участки ДНК в достаточном количестве), чтобы он был обнаружен в ходе исследования.
3. Скорость проведения. Лаборатория получает результат ПЦР-теста через несколько часов, клиент – уже на следующий день. Скорость диагностики имеет принципиально важное значение для своевременного лечения. Например, при диагностике бактериальных инфекций классический посев занимает от нескольких дней, а с ПЦР-анализом пациент сможет принять меры и начать лечение уже через сутки.
4. Универсальность. Для исследования подходит любой биоматериал: кровь, моча, сперма, мокрота, гной, жидкости из абсцессов и пр. Кроме этого, ПЦР применяется в самых разных областях науки и медицины, работая даже там, где другие методы бессильны.
5. Диагностика латентных инфекций. ПЦР-диагностика определяет возбудителя инфекции даже в инкубационном периоде и при скрытом течении заболевания.

Какие есть недостатки

Единственный серьезный недостаток, связанный с методом полимеразной цепной реакции, — его высокая технологичность. Исследования ПЦР требуют строжайших соблюдений правил и серьезной оснащенности лабораторного комплекса. Не каждая лаборатория может позволить себе все необходимое оборудование.

Показания к проведению ПЦР-анализа

ПЦР – один из наиболее востребованных способов диагностики в медицине, и применяется он в самых разных областях:

• Диагностика инфекционных заболеваний (гепатит, ВИЧ, TORCH-инфекции и огромное множество других видов патогенов).
• Урогинекология (диагностика инфекций, передающихся половым путем: хламидиоз, уреаплазма, микоплазма, кандиды, гарднерелла, герпесвирусы). Важное значение для женского и мужского здоровья играет ВПЧ – вирус папилломы человека. Доказано, что у женщин онкогенные штаммы этого вируса способны вызывать рак шейки матки.
• Неонатология. Существует целый ряд инфекций, способных поражать плод еще в материнской утробе. Среди них вирусы герпеса, токсоплазмы, краснухи. ПЦР-диагностика позволяет правильно определить тактику ведения и риски внутриутробной инфекции.
• 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.
• Генетика. 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:

1. С обратной транскрипцией. Самый распространенный способ идентификации известной последовательности РНК, включающий амплификацию, определение патогена и его идентификации среди образцов, хранящихся в научной картотеке.
2. Вложенная ПЦР (или «гнездовая») — используется для снижения количества неспецифичных продуктов реакции и имеет две стадии с использованием двух видов праймеров.
3. Изотермические методы – не требуют повторяющихся температурных циклов, менее энергозатратны.
4. Инвертированная ПЦР — применяется, если имеется только короткий фрагмент известной последовательности, но необходимо определить соседние последовательности после вставки ДНК в геном.
5. ПЦР в реальном времени — метод, позволяющий определить не только присутствие целевой нуклеотидной последовательности в образце, но и измерять количество ее копий после каждого цикла амплификации, что дает возможность для проведения тестов с количественным результатом

Это далеко не все существующие на сегодняшний день разновидности ПЦР-технологий. Ученые активно развивают эту важную и перспективную область лабораторной диагностики, совершенствуют методы ПЦР, оттачивают техники и изобретают новые подходы.

Результаты ПЦР-теста

Результаты анализов, проведенных методом ПЦР, известны уже через один день. Иногда возможно проведение экстренного теста – его часто используют при оказании срочной медицинской помощи при госпитализации. Тогда срок готовности результата сокращается до считанных часов.

Результаты ПЦР-теста дадут точную информацию о том, какая инфекция была обнаружена. При количественном тестировании анализ определит также вирусную или бактериальную нагрузку на организм. В этом случае в результатах будет значиться титр обнаруженного патогена (его количество в одном миллилитре пробы). Количественный анализ особенно важен при диагностике заболеваний, спровоцированных условно-патогенными микроорганизмами, которые присутствуют в норме практически у каждого человека. Такие микроорганизмы представляют угрозу только при большой численности, а в остальных случаях мирно сосуществуют с носителем.

ПЦР-тестирование (также известное как тестирование полимеразной цепной реакции) — это тип лабораторного исследования, который сообщает, есть ли у кого-то в настоящее время COVID-19. Этот вид диагностики в отличие от экспресс-тестов, которые проверяют наличие антител в крови, выявляет непосредственно наличие вируса в организме. ПЦР-тестирование проводится в лаборатории и может помочь найти даже крошечное количества вируса. Это достигается за счет усиления генетического материала вируса до уровня, на котором он может быть обнаружен. Для теста требуется образец от человека. Этот образец собирается врачом, обычно с помощью тампона, вводимого человеку в нос или горло.

ПЦР-тесты используются для непосредственного определения наличия антигена, а не наличия иммунного ответа организма или антител. Обнаруживая вирусную РНК, которая будет присутствовать в организме до того, как сформируются антитела или появятся симптомы заболевания, тесты могут определить, есть ли у кого-то вирус на очень ранней стадии.

Кому и когда нужно проходить диагностику

ПЦР-тест на COVID-19 необходим, если:

• У вас есть симптомы COVID-19, такие как жар, кашель, усталость или затрудненное дыхание.
• У вас нет симптомов, но у вас был тесный контакт (в пределах 1,5 м в общей сложности 15 минут или более) с кем-то, у кого положительный результат теста на вирус COVID-19 или есть подозрение на его наличие.

Ваш врач, другой медицинский работник или отдел общественного здравоохранения порекомендуют пройти тест. Определенные группы считаются высокоприоритетными для диагностического тестирования. К ним относятся люди с признаками и симптомами COVID-19, которые:

• Работают в медицинском учреждении или в качестве служб быстрого реагирования.
• Живут или работают в учреждениях долгосрочного ухода, таких как дома престарелых, или других местах, где люди проживают вместе, например, в тюрьмах или приютах.
• Находятся на лечении в больнице.

Другим людям может быть предоставлен приоритет для тестирования в зависимости от рекомендаций местного департамента здравоохранения по мониторингу COVID-19 в отдельных сообществах.

Как работает ПЦР

ПЦР проводится в 3 основных этапа. Эти три шага повторяются в течение 30 или 40 циклов. Циклы выполняются на автоматическом циклическом устройстве, которое быстро нагревает и охлаждает пробирки, содержащие реакционную смесь.

Каждый этап – денатаурация (изменение структуры), отжиг (соединение) и растяжение — происходит при разной температуре:

1. Денатурация: при 94 ° C (201,2 F) двухцепочечная ДНК плавится и раскрывается на два фрагмента одноцепочечной ДНК.
2. Отжиг: при средних температурах, около 54 ° C (129,2 F), праймеры образуют пары (отжиг) с одноцепочечной «матрицей» (матрица — это последовательность ДНК, которую нужно скопировать). На небольшой длине двухцепочечной ДНК (объединенный праймер и шаблон), полимераза присоединяется и начинает копировать шаблон.
3. Удлинение: при 72 ° C (161,6 ° F) лучше всего работает полимераза, и строительные блоки ДНК, комплементарные матрице, соединяются с праймером, образуя двухцепочечную молекулу ДНК.

За один цикл одиночный сегмент двухцепочечной ДНК-матрицы амплифицируется в два отдельных фрагмента двухцепочечной ДНК. Эти две части затем доступны для усиления в следующем цикле. По мере повторения циклов создается все больше и больше копий, а количество копий шаблона увеличивается в геометрической прогрессии.

На последнем, четвертом этапе к рецепторным участкам на РНК присоединяется индикатор, который, затем, окрашивается на контрольном и/или тестовом участке тест-кассеты.

Как проводится диагностика

Для диагностического теста на COVID-19 медицинский работник берет образец слизи из носа, горла или образец слюны. Образец, необходимый для диагностического тестирования, можно взять в кабинете врача, в медицинском учреждении, в центре тестирования или на дому (а некоторых ситуациях выезд лаборанта возможен на дом). Рекомендуется использовать длинный мазок из носа (мазок из носоглотки), хотя мазок из зева приемлем. Врач или другой медицинский работник вставляет в нос пациента тонкую гибкую палочку с ватой на кончике или проводит тампоном по задней стенке горла, чтобы собрать образец слизи. Это может быть несколько неприятно. Что касается пробы из носа, мазок может производиться в обеих ноздрях, чтобы собрать достаточно слизи для анализа. Тампон ненадолго остается на месте, прежде чем его осторожно поворачивают при извлечении. Образец герметично закрывается в пробирке и отправляется в лабораторию для анализа.

Что влияет на результат тестирования

Технические проблемы, включая загрязнение во время отбора проб (например, тампон случайно касается загрязненной перчатки или поверхности), загрязнение ампликонами ПЦР, загрязнение реагентов, перекрестное загрязнение образца и перекрестные реакции с другими вирусами или генетическим материалом — основные причины ложных результатов исследования.

Но кроме технических проблем на информативность исследования влияет правильная подготовка. Пациент должен быть проинформирован о том, что за 4 часа до тестирования он не может курить, есть, жевать жвачку, чистить зубы или полоскать рот ополаскивателем.

Современная альтернатива ПЦР

Более современным и удобным способом тестирования на вирусные антигены является экспресс-тестирование, которое использует ту же индикаторную реакцию, что и классический ПЦР тест, но без первых трех этапов, связанных с повышением количества специфических отрезков вирусной РНК. Это стало возможным благодаря более чувствительному индикатору. Использование этих тестов заметно сокращает время тестирования (время проведения теста — всего 15 минут)

Приобрести экспресс тесты на выявление вирусных антигенов можно по ссылке:
ПЦР Тест мазок Сovid 19 для выявления антигена коронавируса
Экспресс-тест на COVID-19 (коронавирус) N-COV-19 RAPID (Великобритания)