7 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Разновидности и необходимость применения исследований методом пцр

Метод ПЦР

Суть метода ПЦР

Полимеразная цепная реакция (ПЦР, PCR – polymerase chain reaction) – метод получения множества копий определенных фрагментов ДНК (генов) в биологическом образце.

Сущность ПЦР как метода молекулярной биологии заключается в многократном избирательном копировании определённого гена (участка ДНК) при помощи специальных ферментов в условиях in vitro. Важной особенностью ПЦР является получение копий конкретного участка ДНК (гена), соответствующего заданным условиям. Синонимом процесса копирования ДНК является «амплификация». Репликация ДНК in vivo также может считаться амплификацией. Однако в отличие от репликации, в процессе полимеразной цепной реакции амплифицируются короткие участки ДНК (максимум 40 000 пар нуклеотидов).

Основные принципы

Итак, ПЦР — это многократное копирование определенных фрагментов ДНК in vitro в процессе повторяющихся температурных циклов. Как же протекает процесс реакции в пределах одного температурного цикла?

Образование нуклеотидной цепи осуществляется ферментом ДНК-полимеразой. Однако для начала работы ферменту необходима стартовая площадка. В качестве площадок выступают «праймеры» (затравки) — синтетические олигонуклеотиды длиной 15-20 нуклеотидов. Праймеров должно быть два (прямой и обратный), они комплементарны участкам ДНК-матрицы и именно фрагмент ДНК, ограниченный праймерами, будет многократно копироваться ДНК-полимеразой. Работа полимеразы заключается в последовательном добавлении нуклеотидов, комплементарных последовательности ДНК-матрицы. Тем самым в одном температурном цикле вновь синтезируется два новых фрагмента ДНК (т.к. молекула ДНК — двуцепочечная, то и матриц изначально две). Таким образом, за 25-35 циклов в пробирке накапливаются миллиарды копий участка ДНК, определенного праймерами. Структуру отдельного цикла можно представить следующим образом:

  1. денатурация ДНК (плавление, расхождение цепей ДНК) — 95°С — 1 или 2 минуты;
  2. отжиг праймеров (затравки связываются с ДНК-матрицей, температура данной стадии определяется нуклеотидным составом праймера) — 60°С (к примеру) — 1 минута;
  3. элонгация ДНК (полимераза синтезирует цепь ДНК) — 72°С — 1 минута (время зависит от длины синтезируемого фрагмента).

Приборная база для применения метода полимеразной цепной реакции в лаборатории должна состоять из:

  1. амплификатора(или, как его еще называют, термоциклера);
  2. системы для гель-электрофореза с источником питания (для визуализации результатов ПЦР);
  3. системы гель-документации(для анализа результатов ПЦР);
  4. ПЦР-бокса(для пробоподготовки);
  5. вортекса;
  6. микроцентрифуги;
  7. набора автоматических дозаторов (механических или электронных).

Помимо основного и вспомогательного оборудования для полноценного функционирования ПЦР-лаборатории, необходимы некоторые расходные материалы: стерильные наконечники, пробирки, штативы для пробирок и дозаторов.

Реагентная база в обычной ПЦР-лаборатории для проведения полноценной полимеразной цепной реакции включает в себя фермент ДНК-полимеразу с буфером, праймеры (небольшие синтетические фрагменты ДНК, комплементарные началу и концу анализируемого участка ДНК-матрицы), смесь нуклеотидов (А, Т, Г, Ц). Также абсолютно необходима очищенная вода.

Достоинства метода ПЦР

Высокая чувствительность исследования

Чувствительность метода такова, что амплифицировать в ПЦР и выявить целевую последовательность можно даже в том случае, если она встречается однажды в образце из 10 5 клеток.

Специфичность анализа

ПЦР позволяет выявлять ДНК конкретного инфекционного агента в присутствии ДНК других микроорганизмов и ДНК организма-хозяина, а также проводить генотипирование. Специфически подбирая компоненты реакции (праймеры), Вы можете одновременно выявлять ДНК близкородственных микроорганизмов.

Универсальность метода ПЦР

Дело в том, что для ПЦР-диагностики инфекционных заболеваний, либо наследственных заболеваний человека можно использовать одно и то же оборудование, следовать универсальным процедурам подготовки образцов (проб) и постановки анализа, а также однотипные наборы реактивов.

Экономия времени

Важное преимущество ПЦР – отсутствие стадий культуральной микробиологической работы. Подготовка образцов, проведение реакции и анализ результатов максимально облегчен и во многом автоматизирован. Благодаря этому, время получения результата может сокращаться до 4-5 часов.

Эффективность метода ПЦР

ПЦР помогает избежать известных сложностей, возникающих при выращивании труднокультивируемых, некультивируемых или персистирующих форм микроорганизмов для диагностики латентных и хронических инфекций. Эффективен метод ПЦР и при скрининге возбудителей с высокой антигенной изменчивостью, а также внутриклеточных паразитов.

Широта исследуемого клинического материала

В качестве образца при полимеразной цепной реакции может быть использован не только биологический материал от больного, но также и многие другие субстраты, в которых могут быть идентифицированы молекулы ДНК с высокой чувствительностью, например, вода, почва, продукты питания, микроорганизмы, смывы и многое другое.

Все перечисленные выше достоинства этого уникального метода — высокая чувствительность и специфичность, идентификация инфекционного агента и проведение генотипирования любого гена человека, высокая эффективность и экономия времени, универсальность приборной базы – позволяют широко применять сегодня метод ПЦР в клинической диагностике, медицинской практике, научных исследованиях, контроле качества и многих других областях.

Применение ПЦР

Области применения полимеразной цепной реакции как современного метода молекулярной биологии разнообразны. Во многом это обусловлено широтой материала, который можно анализировать (практически все, из чего можно выделить более-менее качественую ДНК может стать объектом исследования), а также подобранных праймеров. Основные области применения ПЦР:

Типы ПЦР анализа

Полимеразная цепная реакция, сокращенно ПЦР.

Представляет собой метод, используемый для экспоненциальной амплификации определенной последовательности ДНК-мишени.

Позволяющей изолировать, секвенировать или клонировать одну РНК среди многих.

ПЦР была разработана более 30 лет назад, американским биохимиком Кэри Муллисом.

Полимеразная реакция имеет широкое использование, применяется не только как анализ на ИППП.

Применение ПЦР практикуется в следующих направлениях: генотипирование:

  • клонирование
  • обнаружение мутаций
  • секвенирование
  • криминалистика
  • тестирование на отцовство

Как правило, ПЦР представляет собой трехступенчатую реакцию.

Образец, содержащий разбавленную концентрацию матричной ДНК, смешивают с термостабильной ДНК-полимеразой.

Такой как Taq-полимераза, праймер, дезоксинуклеотидтрифосфаты (dNTP) и магний.

На первой стадии ПЦР образец нагревают до 95-98 градусов.

На втором этапе температуру снижают до приблизительно 55-65 градусов.

На третьей стадии температуру обычно повышают до 72 градусов.

Эта последовательность денатурации, отжига, и расширения повторяется для множества циклов.

Что и приводит к экспоненциальному усилению матричной ДНК.

ПЦР достаточно сложный, но информативный метод исследования.

Зачастую применяется в диагностике патологий вирусной и инфекционной этиологии.

Анализ позволят практически со 100% точностью выявить и определить разновидность патогенного микроорганизма.

В последнее время, полимеразная реакция приобрела популярность в ранней диагностике туберкулеза.

Позволяет выявить возбудителя с 98% точностью на доклинической стадии.

Преимущества диагностики туберкулеза при помощи ПЦР:

  • Максимально высокая точность обнаружения присутствия в организме Mycobacterium tuberculosis, за счет использования специального фермента, предназначенного для возбудителя туберкулеза.
  • Высокая чувствительность анализа, как следствие, исследование способно обнаружить присутствие даже одной бактерии.
  • Быстрота получения результатов диагностики. Тестирование проводится достаточно быстро, уже спустя 3-5 часов можно получить готовые результаты.

Mycobacterium tuberculosis является внутриклеточным микобактериальным патогеном.

Представляет собой одно из самых распространенных и наиболее серьезных инфекционных заболеваний в мире.

Считается, что более 2 миллиардов людей имеют скрытую инфекцию M. Tuberculosis.

Около 8 миллионов — активную форму туберкулеза.

Кроме того, пациенты с ВИЧ и нарушением работы иммунитета на фоне заболевания чаще подвержены дополнительному инфицированию бактерией M. tuberculosis.

В их случае патология протекает сложнее, с многочисленными осложнениями.

ПЦР при подозрении на туберкулез является наиболее востребованным и точным анализом.

Способен выявить заболевание на самых ранних сроках, а также прибегнуть к своевременному, эффективному лечению.

Качественный ПЦР на гепатит С

В большинстве случаев, качественный ПЦР назначается при выявлении в организме пациента антител к гепатиту С.

Полимеразная реакция при подозрении на гепатит С проводится по следующему принципу.

Первое тестирование — на четвертую неделю после обнаружения антител.

Второе — на двенадцатую неделю, третье — на двадцать четвертую.

Далее анализ назначается на постоянной основе, один раз каждые 12 месяцев.

Проведение полимеразной реакции на гепатит Б, А, Ц позволяет получить максимально точные результаты за счет высокой чувствительности теста от 10 до 500 МЕ/мл.

Это дает возможность определять наиболее низкие показатели присутствия в организме вируса и контролировать его дальнейшее развитие.

Расшифровка результатов проводится лечащим врачом.

Положительный анализ говорить о наличии патогенного микроорганизма.

Отрицательный — чаще об отсутствии, но на 100% не исключает НСV.

Взятие анализа на проведение ПЦР НСV проводится в утреннее время, биологическим материалом является венозная кровь.

ПЦР количественный на гепатит С

Количественная полимеразная реакция назначается пациентам, уже имеющим диагноз «гепатит С».

Задача анализа выявить вирусную нагрузку на организм.

Определить количественное присутствие патогена, а также понять, насколько проводимая терапия эффективна.

Расшифровать результаты диагностического исследования поможет лечащей врач-гепатолог.

ПЦР-диагностика

Полимеразно-цепная реакция (ПЦР) – это одно из самых ярких достижений в сфере молекулярной биологии. Метод получил широчайшее распространение в разных областях науки. Благодаря очень высокой специфичности и чувствительности, метод ПЦР применяется в медицине, биологии, ветеринарии, криминалистике, санитарной службе и других отраслях деятельности человека.
Для анализа методом ПЦР можно использовать любые биологические материалы, которые содержат нуклеиновые кислоты (молекулу ДНК или РНК).

Принцип ПЦР- исследования

У каждого живого существа, по крайней мере, на нашей планете, есть уникальный «отпечаток» — ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), которая отвечает за передачу наследственных факторов от предков к потомкам. Структурно эта молекула представляет собой две нити из молекул-азотитых оснований, удерживаемые рядом друг с другом химическими связями и скрученные в спираль (считается, что для компактности). Из курса биологии вы можете помнить такие названия, как аденин (А), гуанин (Г), тимидин (Т) и цитозин (ц). Это 4 нуклеотида, которые и создают последовательность ДНК. Вирусы хранят свою генетическую информацию в другой нуклеиновой кислоте – РНК.
Информация об уже изученных ДНК и РНК хранится в научных базах лабораторий. После того, как был изобретен метод ПЦР, для многих возбудителей различных заболеваний (бактерии, грибки и вирусы) были созданы свои специфические генетические детекторы (праймеры) — уникальные последовательности нуклеотидов, характерных только для конкретного возбудителя. И если поместить их в пробирку с исследуемым материалом, при наличии в нем ДНК или РНК «живых» возбудителей, праймеры запускают реакцию репликации – создания огромного числа копий, которое можно идентифицировать визуально. Т.е. они начинают копировать свою ДНК/РНК десятки раз.
И при подсчете результатов сотрудники лаборатории могут понять, есть ли искомые бактерии и вирусы в исследуемом образце, или нет, именно поэтому результаты ПЦР чаще всего качественные, т.е. «обнаружено» или «не обнаружено».

Читать еще:  Симптомы синдрома жильбера и его лечение различными методами

Кому мы обязаны появлением метода ПЦР?

Со слов американского биохимика Керри Мюллиса (Kary Mullis), идея идентифицировать живые организмы по короткому участку их генетического кода (ДНК) пришла ему в голову в 1983 году, по пути с работы домой. А в основе этой идеи, лежала работа другого американского биохимика, Артура Корнберга (Arthur Kornberg), которая в свое время не нашла отклика у научного сообщества.

Керри допустил возможность того, чтобы взять молекулу ДНК какого-либо организма, с помощью высокой температуры «распустить» ее спираль на две нити, специфическими маркерами-праймеры пометить уникальные для этого микроорганизма участки ДНК и затем, применив фермент ДНК-полимеразу, создать из двух нитей две новые молекулы ДНК. Но уже содержащие в себе меченные праймеры. И потом останется просто искать эти участки в диагностическом материале.

В итоге, корпорация CETUS, в которой работал Мюлис, выделила ему команду ученых. И в 1985 году, в издании Американского общества генетики человека, появилась публикация с теоретическим обоснованием ПЦР, как метода идентификации генетического материала живых организмов.

Как это все происходит в лаборатории

Выделение ДНК

Сначала пробу биологического материала подготавливают: центрифугируют, осаждают и т.д. Затем лаборантам необходимо выделить ДНК из полученного биологического концентрата.
Амплификация (увеличение числа копий ДНК)
Важнейший этап исследования. Проводится в термоциклере и именно здесь проходят все процессы, подпадающие под определение полимеразно-цепная реакция: денатурация, отжиг, элонгация.
Денатурация
Самый первый этап – развернуть (денатурировать) нуклеиновые кислоты, чтоб сделать их доступными для дальнейшей работы. Осуществляется путем нагрева реакционной смеси до 80-90 °C.
Отжиг
Денатурированные (распущенные) ДНК/РНК обрабатывают праймерами — изготовленными в лабораторных условиях коротенькими цепочками нуклеиновых кислот. Благодаря запрограммированному участку, праймеры прикрепляются только к тем нуклеиновым кислотам, для которых были созданы. Например, праймер для вируса простого герпеса 1 типа, никогда не свяжется с ДНК другого вируса, микроорганизма или клетки.
Именно праймеры обусловливают крайне высокую специфичность ПЦР – способность реагировать только на нуклеиновые молекулы конкретных типов, видов классов и даже штаммов микроорганизмов. Или отдельные виды клеток живых организмов.

Элонгация

Или синтез. После завершения процесса отжига, в реакционной смеси создают условия для активности полимеразы. Фермент, ориентируясь на молекулы праймеров (а не исходных нуклеиновых кислот), начинает синтез новых ниток ДНК/РНК. Которые становятся копиями исходных, искомых молекул нуклеиновых кислот.
Такой температурный цикл проводится 30 и более раз. В результате, даже при изначально небольшом количестве искомого генетического материала, в реакционной смеси накапливается значительное число «помеченных» праймерами нуклеиновых кислот (растет экспоненциально, с удвоением при каждом цикле).Обнаружить большие количества ДНК/РНК намного проще, за счет чего реализуется еще одно преимущество ПЦР – высочайшая чувствительность.

Детекция

Оценка результатов ПЦР проводится несколькими путями:

  1. Электрофорез в вязкой среде. Суть в том, что ДНК/РНК заряжены электрически и движутся к одному из электродов. В среду (агар или полиакридный гель) добавляют краситель ДНК (например – бромистый этидий). В процессе сеанса электрофореза, молекулы нуклеиновых кислот движутся и формируют скопления, подкрашенные этидием. Под ультрафиолетом, это выглядит в виде полосок разной толщины и яркости.
  2. Метод гибридизации. Используются праймеры, заранее помеченные люминофором (флуорофором). После нужного числа температурных циклов, применяют специальный прибор – детектор флюоресценции. За счет того, что в образец можно добавлять флуорофоры для разных мишеней (они будут и светиться под ультрафиолетом разным цветом), метод гибридизации подходит для диагностики сразу нескольких мишеней в одном образце.
  3. ПЦР диагностика в реальном времени (real-time PCR). Отличается тем, что детекция проводится прямо в процессе амплификации. Для этого нужны зонды-люминофоры (из предыдущего пункта) и специальные приборы ДНК-амплификаторы. Эти устройства оценивают нарастание яркости люминофора после каждого температурного цикла и впоследствии, вычисляют исходное число искомых нуклеиновых кислот в образце.

Электрофорез и гибридизация подходят только для качественной оценки, то есть дают ответ на вопрос, есть ли в образце искомый материал. ПЦР в реальном времени – единственный доступный метод количественной оценки.
Если мишеней для праймеров в образце не окажется, то температурные циклы пройдут в холостую и при детекции будет получен отрицательный результат.

Преимущества методики ПЦР

Всего разработано более 10 разных методик амплификации, применяемых лабораториями в зависимости от исходных условий и поставленных целей.
Общим для них есть высокая чувствительность (для положительного результата достаточно 40 (!) или менее искомых копий ДНК в 1 мл образца, то есть вероятность ложноотрицательного ответа ничтожно мала. И очень высокая специфичность: вероятность ложноположительного ответа составляет менее 1%.
Но точность результатов сильно зависит от качества сбора диагностического материала, тщательного соблюдения всех технических требований к каждому этапу и качеству оборудования, расходных материалов (буфера, праймеров, раствора для отмывки и т.д.).

Области применения в медицине

В дерматовенерологии ПЦР используют для выявления венерических заболеваний: микоплазменной, хламидийной инфекций, сифилиса, генитального герпеса и др.
Инфекционисты активно используют ПЦР для диагностики туберкулеза, ВИЧ, вирусных гепатитов, герпеса, мононуклеоза, вируса Эпштейн-Барр и др.). А с помощью ПЦР в реальном времени, оценивая вирусную нагрузку, врачи могут составить мнение о динамике заболевания, отклике на лечение, что особенно актуально для пациентов с ВИЧ, принимающих терапию.
Также благодаря ПЦР врачи могут в течение нескольких дней с уверенностью идентифицировать коклюш и паракоклюш, выявить возбудителей эпидемии ОРВИ. Уточняются типы вируса гриппа, циркулирующие на определенной территории, на основании чего появляется возможность разработать эффективную вакцину для каждого сезона гриппа.
В течение суток или быстрее можно установить вид возбудителя кишечной инфекции, а значит – назначить адекватное лечение и обнаружить вероятный источник заражения.
Летом, ПЦР актуальна для диагностики заболеваний, передаваемых иксодовыми клещами: боррелиоза (болезни Лайма), клещевых энцефалитов.
Метод позволяет работать с любым биологическим материалом. Гемотрансмиссивные инфекции (сифилис, ВИЧ, гепатиты, боррелиоз) исследуются по пробе венозной крови или спинномозговой жидкости. Кожные болезни (герпес, грибки) – по соскобу с пораженного участка. Венерические и урологические – по образцу мочи, спермы, влагалищного отделяемого.
Так что в медицине, ПЦР применяется везде, где нужна высокая точность и быстрота получения результатов.

Лабораторные исследования, выполняющиеся методом ПЦР:

Анализ методом ПЦР — разновидности и необходимость применения исследований

Еще относительно недавно самыми расхожими анализами, которые назначались при всех болезнях были общие анализы мочи и крови, и даже биохимическое исследование являлось чем-то и ряда вон выходящим. Безусловно, эти анализы по-прежнему имеют первостепенное значение, и грамотный врач интерпретирует именно эти показания достаточно широко, так как разбирается во взаимосвязях всех процессов в организме и их проявлений в составе крови или мочи.

С течением времени нас перестала удивлять доступность анализов крови на гормоны, на антитела к паразитам или вполне себе рядовые уже процедуры по взятию биоматериалов на исследование в амбулаторных условиях. Дошла очередь и до ДНК, когда методика столь деликатного вмешательства в клеточную структуру стала входить в перечень услуг любой лаборатории. В данном материале поговорим о таком методе исследования, как ПЦР при гепатите С.

Вирус, вызывающий это заболевание, состоит из рибонуклеиновой кислоты. Его отличительной особенностью является способность к мутациям и модификациям. По этой причине вирус гепатита С неуловим иммунитетом. В современной медицине известно шесть генотипов вируса. При этом у каждого зафиксированы еще и десятки подвидов. В России распространены первый, второй и третий генотипы.

У большинства больных (примерно в 80% случаев) гепатит С перетекает в постоянную (хроническую) форму. Это приводит к осложнениям – таким, как фиброз печени – замене тканей органа нефункциональными рубцами. Фиброзная ткань становится причиной развития дальнейших осложнений – цирроза и онкологии. Вирус HCV передается от человека человеку, основной путь заражения — через кровь.

Пациент, у которого заподозрили гепатит, должен пройти два информативных анализа:

  1. Фиксация антител к конкретному возбудителю. Если на этом этапе они отсутствуют, то человек свободен от гепатита. Если наоборот, то назначается следующее обследование.
  2. Анализ методом ПЦР.

Поиск вируса вторым способом выявляет РНК возбудителя в крови через 10-12 дней с момента заражения. Это показательно иллюстрирует, что болезнь обосновывается в организме, в частности, в печени.Анализ методом ПЦР является самым показательным, поскольку вирус иным способом на малом сроке распознать нельзя из-за отсутствия антител. Биохимия крови в случаях с поражением печени – не очень показательное исследование.

Важно!
Средство от болезней печени, которое помогло Читать далее →

Разновидности исследований методом ПЦР

Анализ методом ПЦР имеет ряд преимуществ:

  • исследует конкретный участок дезоксирибонуклеиновой кислоты, что снижает риск ложно отрицательных результатов;
  • фиксирует сам вирус и даже его вид, а не продукты воздействия возбудителя на организм;
  • «видит» возбудителя даже при низкой вирусной нагрузке.

ПЦР анализ подразделяют на качественный тип и количественный.

Первый констатирует факт наличия в организме возбудителя HCV. Обычно применяется к пациентам, у которых нашли антитела к гепатиту. Обнаружение РНК возбудителя свидетельствует об инфицировании пациента. Нормальным для здорового человека считается результат «Не обнаружено». Однако он также может говорить и о ничтожно малых концентрациях возбудителя, недоступных методу ПЦР.

Анализ ПЦР количественный призван определять вирусную нагрузку, назначается не всем больным и предназначен для следующих целей:

  • выявить рибонуклеиновую кислоту вируса и подтвердить диагноз «вирусный гепатит С»;
  • сделать предположение о течении недуга, а также о его переходе в хроническую стадию;
  • наблюдать за эффективностью терапии, применяя корректировку противовирусного лечения;

Метод количественной ПЦР показан в таких обстоятельствах:

  • при обнаружении антител по результатам качественного исследования;
  • при смешанных гепатитах;
  • при планировке противовирусного лечения;
  • в процессе терапии от гепатита С и после окончания лечения;
  • при остром гепатите С и его хронической форме.
Читать еще:  Проблемы с печенью симптомы у женщин и мужчин

Подсчёт единиц возбудителя проводится в 1 мл или в 1 кубическом сантиметре крови, результаты выражаются в натуральных числах. Используется показатель международной единицы на миллилитр – МЕ/мл, что означает количество копий рибонуклеиновой кислоты на указанный объем. Высокий показатель анализа говорит о том, что заразиться от инфицированного будет легче.

Р-ДНК, branch-DNA – метод исследования разветвленной дезоксирибонуклеиновой кислоты. Наиболее простой и доступный анализ. Направлен на определение значительного количества копий вируса. Его резонансность невысока – от 500 МЕ/мл, поэтому есть вероятность не обнаружить вирус в крови.

Современный метод транскрипционной амплификации (ТМА) выявляет нуклеиновые кислоты, присутствующие в крови. Доступен по цене и высокочувствителен (5-10 МЕ/мл).

Расшифровка анализа на определение вирусной нагрузки происходит таким образом:

Значение количества вируса в числахРасшифровка результатов анализа
Не выявлено— Человек не болен гепатитом
— Порог чувствительности метода ниже количества вируса, либо вируса нет
8*10^5Вирус выявлен. Высокая нагрузка
>2,4*10^7Вирус выявлен. Концентрация вируса выше охватываемого диапазона

Для каждой лаборатории применяются разные показатели, потому что у каждой – свои референсные значения. Но в среднем, на 1МЕ приходится 4 копии/мл. На это стоит обратить внимание при расшифровке анализов во избежание получения неверного результата. Для этого нужно посмотреть, каким методом выполнялся анализ. Обычно это указывается в бланке с результатами исследования. Ниже представлена таблица условного перерасчета:

МетодКоэффициент перевода
Amplicor HCV Monitor v.2.0 (руч.)0,9
HCV Monitor v2.0 (полуавт.)2,7
Versant HCV RNA 3.05,2
LCx HCV RNA3,8
SuperQuant3,4

Применимость исследования виремии на различных этапах

Метод ПЦР назначается, когда в крови уже зафиксированы антитела к вирусу HCV. Результаты анализа нужны, чтобы адекватно оценить результативность проводимого или законченного лечения. Сравниваются показатели «до» и «после». Важно знать, что 25% пациентов, переболевших острой формой гепатита, выздоравливают самостоятельно, а вирус при этом не был обнаружен в их крови, когда они сдавали ее на исследование в лабораторию.

Внимание!
Для лечения и профилактики болезней печени наши читатели успешно используют метод Читать далее →

ПЦР анализ предназначен для определения активного возбудителя инфекции. Результат может говорить о возможности передачи вируса от инфицированного. Эта информация необходима при наблюдении беременных пациенток, когда идёт речь о «вертикальном» пути передачи вируса.

Еще раз акцентируем, что именно диагностика методом ПЦР необходима для определения эффективности лечения. Чем выше показатель метода ПЦР, тем негативней прогноз для пациента.

Анализ во время противовирусной терапии назначается на 1, 4, 12 и 24 неделях. Вирологический ответ лечения происходит, если количество возбудителя не определяется ПЦР-методом.
Отсутствие снижения вирусной нагрузки через 12 недель говорит о безрезультатности лечения в конкретном случае. Уменьшение вирусов должно учитываться так: к примеру, с 1 000 000 МЕ падает до 100 000 МЕ.

После медикаментозной терапии анализ определяет факт рецидива. Отклонение от полученных результатов в большую сторону говорит о возвращении гепатита С.

На результат оказывают влияние некоторые условия. Самая вероятная причина ложного ответа – лабораторное упущение, нарушение условий при проведении исследования, а также во время подготовки к нему. Основания для пересдачи анализа имеют место при следующих нарушениях:

  1. Загрязнённый биоматериал.
  2. Присутствие в образце отпечатков гепарина.
  3. Наличие ингибиторов, оказывающих влияние на компоненты исследования ПЦР.

Для достоверности результатов рекомендуется проводить повторную диагностику в одной и той же лаборатории. Дело в том, что медицинские центры используют разные реактивы и иные особенности в исследованиях – это вполне нормально.

Стоит отметить, что окончательная диагностика методом ПЦР применима только с другими обследованиями – анализами крови на биохимию, биопсией печени, фибросканированием (или эластометрия) и др. Также для эффективного лечения и положительного исхода нужно определить генотип вируса.

Полезное видео

Как проводят анализ методом ПЦР: описание процедуры

Полимеразная цепная реакция известна уже 30 лет. Ее широко используют во многих областях, начиная с археологии и заканчивая генетикой.

Именно метод пцр помогает установить отцовство, но наиболее часто его используют для выявления различных инфекционных болезней в организме человека.

Как проводят анализ методом пцр, и что это такое? На эти вопросы мы постараемся детально ответить.

Анализ ПЦР — что это такое?

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – высокоточный метод молекулярно-генетической диагностики, который позволяет выявить у человека различные инфекционные и наследственные заболевания, как в острой и хронической стадии, так и задолго до того, как заболевание может себя проявить.

Метод ПЦР — абсолютно специфичен и выполненный правильно не может дать ложноположительный результат. То есть, если инфекции нет, то анализ никогда не покажет, что она есть. Поэтому сейчас очень часто для утверждения диагноза дополнительно сдают анализ ПЦР, чтобы определить возбудителя и его природу.

Полимеразную цепную реакцию (ПЦР) в 1983 году разработал Кэри Мюллис (США), за что в 1993 году он удостоен Нобелевской премии в области химии.

В чем преимущество данного метода?

Диагностика этим методом позволяет найти возбудителя непосредственно в гене, который содержится в исследуемых материалах. Это самый точный анализ на половые инфекции, скрытые инфекции, различные венерические заболевания.

Отличия ПЦР-диагностики от других методов лабораторного исследования заключаются в следующем:

  • метод нацелен на выявление самого возбудителя;
  • диагностика методом ПЦР отличается универсальностью: для обнаружения возбудителей нескольких;
  • заболеваний достаточно только одного биологического образца больного;
  • метод обладает высокой чувствительностью и не сопровождается другими перекрестными реакциями.

Кроме этого, преимуществом ПЦР-диагностики является то, что для анализа пригоден любой биологический материал пациента: кровь, выделения из половых органов, моча, сперма.

Какие инфекции позволяет выявить мазок на ПЦР?

В организме может присутствовать большое количество возбудителей инфекций, сюда относятся и «скрытые», которые длительное время никак себя не проявляют.

Анализ мазка на ПЦР позволяет выявить такие инфекции:

  • гепатит;
  • уреплазмоз половых органов;
  • кандидоз (молочница);
  • хламидиоз половых путей;
  • папиллома вирусная инфекция;
  • герпес;
  • наличие раковых клеток;
  • микоплазмоз;
  • бактериальный вагиноз;
  • инфекционный мононуклеоз;
  • трихомониаз;
  • оценить гормональное состояние;
  • СПИД (ВИЧ).

Исследуемым материалом для ПЦР обычно являются мокрота, слюна, моча, кровь. Перед проведением анализа необходимо тщательно подготовиться к нему, получив предварительную консультацию у врача.

Кровь для ПЦР обычно сдается натощак. Хорошие результаты показывает проведение анализа, когда материал для исследования взят из цервикального канала или уретры. В этом случае лучше всего провести ПЦР-диагностику не позже, чем через сутки после полового акта.

Разновидности ПЦР

ПЦР используется во многих областях для проведения анализов и в научных экспериментах. Существуют разные методики проведения анализа:

  1. ПЦР с обратной транскрипцией (Reverse Transcription PCR, RT-PCR (англ.)) — используется для амплификации, выделения или идентификации известной последовательности из библиотеки РНК.
  2. Инвертированная ПЦР (Inverse PCR (англ.)) — используется в том случае, если известен лишь небольшой участок внутри нужной последовательности. Этот метод особенно полезен, когда нужно определить соседние последовательности после вставки ДНК в геном.
  3. Вложенная ПЦР (Nested PCR (англ.)) — применяется для уменьшения числа побочных продуктов реакции. Используют две пары праймеров и проводят две последовательные реакции.
  4. Асимметричная ПЦР (англ. Asymmetric PCR) — проводится тогда, когда нужно амплифицировать преимущественно одну из цепей исходной ДНК. Используется в некоторых методиках секвенирования и гибридизационного анализа.
  5. Количественная ПЦР (Quantitative PCR, Q-PCR (англ.)) или ПЦР в реальном времени — используется для непосредственного наблюдения за измерением количества конкретного ПЦР продукта в каждом цикле реакции.
  6. Ступенчатая ПЦР (Touchdown PCR (англ.)) — с помощью этого подхода уменьшают влияние неспецифического связывания праймеров.
  7. Групп-специфическая ПЦР (англ. group-specific PCR) — ПЦР для родственных последовательностях внутри одного или между разными видами, используя консервативные праймеры к этим последовательностям.

Если нуклеотидная последовательность матрицы известна частично или неизвестна вовсе, можно использовать вырожденные праймеры, последовательность которых содержит вырожденные позиции, в которых могут располагаться любые основания. Например, последовательность праймера может быть такой: …ATH…, где Н — А, Т или С.

Какие биологические материалы исследуются?

Материалом для ПЦР-исследования, в котором можно выявить чужеродную ДНК бактерии или ДНК или РНК вируса могут служить различные биологические среды и жидкости человека:

  1. Моча. Может использоваться при инфекционном поражении мочеполового тракта у мужчин и мочевыделительных органов у женщин (у мужчин использование в качестве материала мочи заменяет эпителиальный соскоб).
  2. Мокрота. Применяется для диагностики туберкулеза и реже для диагностики респираторных форм хламидиоза и микоплазмоза. Мокроту в количестве 15-20 мл собирают в стерильный (одноразовый) флакон.
  3. Биологические жидкости. Сок простаты, плевральная, спинномозговая, околоплодная, суставная жидкость, бронхоальвеолярный лаваж, слюна забираются по показаниям.
  4. Эпителиальные соскобы со слизистых оболочек. Обычно используются для диагностики заболеваний, передающихся половым путем (ЗППП), таких как гонорея, хламидиоз, микоплазмоз, уреаплазмоз, трихомониаз, гарднереллез, герпетическая и другие инфекции, поражающие слизистые оболочки.
  5. Биоптаты. Чаще всего используют биоптаты желудка и двенадцатиперстной кишки для выявления хеликобактерной инфекции.
  6. Кровь, плазма, сыворотка. Используются для ПЦР анализа вирусов гепатитов B, C, D, G, герпеса, ЦМВ, ВИЧ, исследования генов человека.

Как подготовиться к сдаче анализа?

Достоверность результата ПЦР напрямую зависит от правильности сдачи материала на обследование. Материал не должен быть загрязнен, иначе результат исследования не будет объективен. К наиболее важным рекомендациям перед сдачей анализа ПЦР относятся следующие требования:

  1. Моча сдается утром в стерильный контейнер.
  2. Анализ крови на инфекции необходимо сдавать на голодный желудок в утреннее время.
  3. Не стоит проявлять половую активность за сутки до проведения анализа.

Результат анализа будет готов через 1,5-2 суток после проведения рассматриваемой процедуры. Встречаются такие ситуации, когда результат может быть подготовлен в тот же день.

Расшифровка анализа ПРЦ

Процесс интерпретации представленного исследования отличается своей простотой. Результаты пцр анализа можно получить через 1,5-2х суток после сдачи материала. В некоторых случаях результат готов в первый же день, и вот что они могут означать:

  • Отрицательный результат показывает, что в диагностируемом материале отсутствует искомый инфекционный возбудитель.
  • Пцр положительный обозначает, что в организме человека присутствует ДНК или РНК возбудителя.
Читать еще:  Причины почему появляется цирроз печени

В некоторых случаях производят количественное определение микроорганизмов. Это особенно актуально при заболеваниях, вызванных условно-патогенными микроорганизмами. Так как данные бактерии проявляют свое негативное воздействие лишь при избыточном количестве.

Также количественный анализ ПЦР важен для выбора терапевтической тактики и с целью контроля над лечением таких вирусных инфекций, как ВИЧ и вирусы гепатита.

Насколько точна ПЦР диагностика инфекций?

Метод ПЦР отличается высокой точностью, специфичностью и чувствительностью. Это означает, что данный анализ способен:

  • точно определить наличие или отсутствие инфекции;
  • точно указать, что именно это за инфекция (специфичность);
  • обнаружить инфекцию даже при очень низком содержании ДНК микробов в биологическом материале,
  • который был подвергнут исследованию (чувствительность).

ПЦР анализ: цена и сроки

Цена конкретного анализа будет зависеть от того, на какую инфекцию вы будете проверяться. Примерные цены и сроки:

  1. ИППП: 300-500 руб, сроки – 1 день;
  2. Вирус Эпштейна-Барра, вирус папилломы человека, герпеса, цитомегаловирус: 300-500 руб, сроки – 1 день;
  3. Гепатит A, B, C, D, G: качественный анализ 650 руб, количественный анализ 2000 руб. Сроки – до 5 дней;
  4. Антитела к вирусу гепатита С, суммарные ( Anti-HCV ) – 420 руб;
  5. Антитела к вирусу гепатита C, IgM ( Anti-HCV IgM ) – 420 руб;
  6. Хеликобактер пилори (Helicobacter pylori): 300-400 руб, сроки – 1 день;
  7. ВИЧ (антитела и антигены) – 380 руб;
  8. РНК ВИЧ, качественно – 3 500 руб;
  9. РНК ВИЧ, количественно – 11 000 руб.

Чтобы сэкономить средства, можно выбирать фиксированный пакет анализов. Такую услугу предоставляет большинство клиник где можно сдать анализ методом ПРЦ (инвитро, онклиник и т.д).

ПЦР-диагностика

Полимеразно-цепная реакция (ПЦР) – это одно из самых ярких достижений в сфере молекулярной биологии. Метод получил широчайшее распространение в разных областях науки. Благодаря очень высокой специфичности и чувствительности, метод ПЦР применяется в медицине, биологии, ветеринарии, криминалистике, санитарной службе и других отраслях деятельности человека.
Для анализа методом ПЦР можно использовать любые биологические материалы, которые содержат нуклеиновые кислоты (молекулу ДНК или РНК).

Принцип ПЦР- исследования

У каждого живого существа, по крайней мере, на нашей планете, есть уникальный «отпечаток» — ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), которая отвечает за передачу наследственных факторов от предков к потомкам. Структурно эта молекула представляет собой две нити из молекул-азотитых оснований, удерживаемые рядом друг с другом химическими связями и скрученные в спираль (считается, что для компактности). Из курса биологии вы можете помнить такие названия, как аденин (А), гуанин (Г), тимидин (Т) и цитозин (ц). Это 4 нуклеотида, которые и создают последовательность ДНК. Вирусы хранят свою генетическую информацию в другой нуклеиновой кислоте – РНК.
Информация об уже изученных ДНК и РНК хранится в научных базах лабораторий. После того, как был изобретен метод ПЦР, для многих возбудителей различных заболеваний (бактерии, грибки и вирусы) были созданы свои специфические генетические детекторы (праймеры) — уникальные последовательности нуклеотидов, характерных только для конкретного возбудителя. И если поместить их в пробирку с исследуемым материалом, при наличии в нем ДНК или РНК «живых» возбудителей, праймеры запускают реакцию репликации – создания огромного числа копий, которое можно идентифицировать визуально. Т.е. они начинают копировать свою ДНК/РНК десятки раз.
И при подсчете результатов сотрудники лаборатории могут понять, есть ли искомые бактерии и вирусы в исследуемом образце, или нет, именно поэтому результаты ПЦР чаще всего качественные, т.е. «обнаружено» или «не обнаружено».

Кому мы обязаны появлением метода ПЦР?

Со слов американского биохимика Керри Мюллиса (Kary Mullis), идея идентифицировать живые организмы по короткому участку их генетического кода (ДНК) пришла ему в голову в 1983 году, по пути с работы домой. А в основе этой идеи, лежала работа другого американского биохимика, Артура Корнберга (Arthur Kornberg), которая в свое время не нашла отклика у научного сообщества.

Керри допустил возможность того, чтобы взять молекулу ДНК какого-либо организма, с помощью высокой температуры «распустить» ее спираль на две нити, специфическими маркерами-праймеры пометить уникальные для этого микроорганизма участки ДНК и затем, применив фермент ДНК-полимеразу, создать из двух нитей две новые молекулы ДНК. Но уже содержащие в себе меченные праймеры. И потом останется просто искать эти участки в диагностическом материале.

В итоге, корпорация CETUS, в которой работал Мюлис, выделила ему команду ученых. И в 1985 году, в издании Американского общества генетики человека, появилась публикация с теоретическим обоснованием ПЦР, как метода идентификации генетического материала живых организмов.

Как это все происходит в лаборатории

Выделение ДНК

Сначала пробу биологического материала подготавливают: центрифугируют, осаждают и т.д. Затем лаборантам необходимо выделить ДНК из полученного биологического концентрата.
Амплификация (увеличение числа копий ДНК)
Важнейший этап исследования. Проводится в термоциклере и именно здесь проходят все процессы, подпадающие под определение полимеразно-цепная реакция: денатурация, отжиг, элонгация.
Денатурация
Самый первый этап – развернуть (денатурировать) нуклеиновые кислоты, чтоб сделать их доступными для дальнейшей работы. Осуществляется путем нагрева реакционной смеси до 80-90 °C.
Отжиг
Денатурированные (распущенные) ДНК/РНК обрабатывают праймерами — изготовленными в лабораторных условиях коротенькими цепочками нуклеиновых кислот. Благодаря запрограммированному участку, праймеры прикрепляются только к тем нуклеиновым кислотам, для которых были созданы. Например, праймер для вируса простого герпеса 1 типа, никогда не свяжется с ДНК другого вируса, микроорганизма или клетки.
Именно праймеры обусловливают крайне высокую специфичность ПЦР – способность реагировать только на нуклеиновые молекулы конкретных типов, видов классов и даже штаммов микроорганизмов. Или отдельные виды клеток живых организмов.

Элонгация

Или синтез. После завершения процесса отжига, в реакционной смеси создают условия для активности полимеразы. Фермент, ориентируясь на молекулы праймеров (а не исходных нуклеиновых кислот), начинает синтез новых ниток ДНК/РНК. Которые становятся копиями исходных, искомых молекул нуклеиновых кислот.
Такой температурный цикл проводится 30 и более раз. В результате, даже при изначально небольшом количестве искомого генетического материала, в реакционной смеси накапливается значительное число «помеченных» праймерами нуклеиновых кислот (растет экспоненциально, с удвоением при каждом цикле).Обнаружить большие количества ДНК/РНК намного проще, за счет чего реализуется еще одно преимущество ПЦР – высочайшая чувствительность.

Детекция

Оценка результатов ПЦР проводится несколькими путями:

  1. Электрофорез в вязкой среде. Суть в том, что ДНК/РНК заряжены электрически и движутся к одному из электродов. В среду (агар или полиакридный гель) добавляют краситель ДНК (например – бромистый этидий). В процессе сеанса электрофореза, молекулы нуклеиновых кислот движутся и формируют скопления, подкрашенные этидием. Под ультрафиолетом, это выглядит в виде полосок разной толщины и яркости.
  2. Метод гибридизации. Используются праймеры, заранее помеченные люминофором (флуорофором). После нужного числа температурных циклов, применяют специальный прибор – детектор флюоресценции. За счет того, что в образец можно добавлять флуорофоры для разных мишеней (они будут и светиться под ультрафиолетом разным цветом), метод гибридизации подходит для диагностики сразу нескольких мишеней в одном образце.
  3. ПЦР диагностика в реальном времени (real-time PCR). Отличается тем, что детекция проводится прямо в процессе амплификации. Для этого нужны зонды-люминофоры (из предыдущего пункта) и специальные приборы ДНК-амплификаторы. Эти устройства оценивают нарастание яркости люминофора после каждого температурного цикла и впоследствии, вычисляют исходное число искомых нуклеиновых кислот в образце.

Электрофорез и гибридизация подходят только для качественной оценки, то есть дают ответ на вопрос, есть ли в образце искомый материал. ПЦР в реальном времени – единственный доступный метод количественной оценки.
Если мишеней для праймеров в образце не окажется, то температурные циклы пройдут в холостую и при детекции будет получен отрицательный результат.

Преимущества методики ПЦР

Всего разработано более 10 разных методик амплификации, применяемых лабораториями в зависимости от исходных условий и поставленных целей.
Общим для них есть высокая чувствительность (для положительного результата достаточно 40 (!) или менее искомых копий ДНК в 1 мл образца, то есть вероятность ложноотрицательного ответа ничтожно мала. И очень высокая специфичность: вероятность ложноположительного ответа составляет менее 1%.
Но точность результатов сильно зависит от качества сбора диагностического материала, тщательного соблюдения всех технических требований к каждому этапу и качеству оборудования, расходных материалов (буфера, праймеров, раствора для отмывки и т.д.).

Области применения в медицине

В дерматовенерологии ПЦР используют для выявления венерических заболеваний: микоплазменной, хламидийной инфекций, сифилиса, генитального герпеса и др.
Инфекционисты активно используют ПЦР для диагностики туберкулеза, ВИЧ, вирусных гепатитов, герпеса, мононуклеоза, вируса Эпштейн-Барр и др.). А с помощью ПЦР в реальном времени, оценивая вирусную нагрузку, врачи могут составить мнение о динамике заболевания, отклике на лечение, что особенно актуально для пациентов с ВИЧ, принимающих терапию.
Также благодаря ПЦР врачи могут в течение нескольких дней с уверенностью идентифицировать коклюш и паракоклюш, выявить возбудителей эпидемии ОРВИ. Уточняются типы вируса гриппа, циркулирующие на определенной территории, на основании чего появляется возможность разработать эффективную вакцину для каждого сезона гриппа.
В течение суток или быстрее можно установить вид возбудителя кишечной инфекции, а значит – назначить адекватное лечение и обнаружить вероятный источник заражения.
Летом, ПЦР актуальна для диагностики заболеваний, передаваемых иксодовыми клещами: боррелиоза (болезни Лайма), клещевых энцефалитов.
Метод позволяет работать с любым биологическим материалом. Гемотрансмиссивные инфекции (сифилис, ВИЧ, гепатиты, боррелиоз) исследуются по пробе венозной крови или спинномозговой жидкости. Кожные болезни (герпес, грибки) – по соскобу с пораженного участка. Венерические и урологические – по образцу мочи, спермы, влагалищного отделяемого.
Так что в медицине, ПЦР применяется везде, где нужна высокая точность и быстрота получения результатов.

Лабораторные исследования, выполняющиеся методом ПЦР:

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×