читайте в нашей статье. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – это метод молекулярно-генетической диагностики, позволяющий обнаружить в организме человека различные инфекционные заболевания.
Как работают тесты на коронавирус и кто их сейчас создает
Кроме того, эта реакция позволяет сращивать фрагменты ДНК и вводить мутации. Избирательное копирование нужного фрагмента проводится в пробирке in vitro с помощью фермента , устойчивого к относительно высоким температурам. Этот фермент называется ДНК-полимеразой поэтому реакция полимеразная, а так как ДНК — это молекула-цепочка, то она также цепная. Суть действия этого фермента заключается в построении новой нити ДНК по шаблону комплементарной парной ей. Однако в отличие от копирования ДНК в живой клетке ПЦР, как уже было сказано выше, копирует многократно один и тот же участок. У клетки есть свой механизм решения этой проблемы, а для лабораторной ПЦР ученым нужно этот кусочек синтезировать.
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.
Не требуется искусственно выращивать возбудитель. На постановку реакции нужно всего лишь несколько часов, то есть результат можно получить в течение дня. Диагностику заболевания в инкубационном периоде. Анализ определяет возбудителя, а не реакцию организма на него. Выходит, что можно поставить точный диагноз, когда болезнь еще никак себя не проявила. Для анализа подходит большинство разновидностей биоматериала — слизь, моча, кровь, сыворотка, мокрота, эякулят, соскоб эпителиальных клеток, гной, жидкости из абсцессов. Особенности применения ПЦР-теста Метод используют везде, где нужен быстрый, точный и надежный результат.
Возбудители многих инфекций имеют несколько штаммов, поэтому точная диагностика гарантирует и эффективность лечения. Анализ проверен временем, тщательно апробирован клинически, поэтому его часто назначают в качестве дополнительного обследования, чтобы выявить определенный тип вируса или микроба. Кроме медицины метод нашел применение в генетике, криминалистике, археологии.
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. Это вполне объяснимо. Например, «Клиническая лабораторная диагностика» впервые как самостоятельная дисциплина вводится в медицинских вузах лишь в 2011 году, то есть подготовленные специалисты-профессионалы появятся у нас не ранее 2017-го. Как и любой другой инструмент, ПЦР можно использовать правильно и неправильно.
Каплю крови помещают в начало канала, по которому она движется, постепенно заполняя все лунки. При этом они отделены от канала порогом, который пропускает плазму, но не клетки крови, что позволило разработчикам чипа избавиться от стадии центрифугирования. По каналу кровь движется за счет вакуумной системы, которую авторы чипа называют «легким».
Оно состоит из вакуумного отсека, который медленно отсасывает воздух из емкостей чипа через тонкие газопроницаемые стенки. Чип имеет два «легких», одно из которых тянет кровь вдоль канала, а другое — затягивает ее в лунки. Для того, чтобы система не начинала работать раньше времени, чипы хранят в вакуумной упаковке.
Его суть в том, что реакционную смесь разделяют на множество микрообразцов, в которых реакция идет параллельно — на чипе это происходит в отдельных лунках.
Что такое ПЦР анализ
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. Это вполне объяснимо.
Например, «Клиническая лабораторная диагностика» впервые как самостоятельная дисциплина вводится в медицинских вузах лишь в 2011 году, то есть подготовленные специалисты-профессионалы появятся у нас не ранее 2017-го. Как и любой другой инструмент, ПЦР можно использовать правильно и неправильно. В ряде случаев врачи не совсем понимают, что искать уреаплазму в отделяемом влагалища — то же самое, что пытаться обнаружить кишечную палочку кишечнике.
Потому что в норме они и так там живут в определенных количествах. Естественно, благодаря ПЦР уреаплазму находят, выдают заключение: «обнаружено». И это корректно.
А гинеколог решает, что столкнулся с патологией, и начинает лечить здоровую, по сути, женщину. Это касается и микоплазм, и гарднерелл, то есть микроорганизмов, которые в норме «населяют» наш организм. Проводить ПЦР-диагностику в таких случаях не имеет смысла, лучше направить больного на бактериоскопию.
А вот для обнаружения хламидий, которых в здоровом теле быть не должно, ПЦР подходит идеально. Много лет занимаясь лабораторной диагностикой, профессор Мавзютов А. Есть скрытый период, который продолжается какое-то время, а затем инфекция в любом случае себя проявит.
Вот тогда и приходит время обратиться к специалисту, чтобы он смог грамотно интерпретировать результат, вставив его, как недостающий пазл, в общую картину заболевания. Соответственно, и обращаться к врачам нужно тогда, когда вы почувствовали неладное со здоровьем, а не когда где-то вычитали о необходимости сдавать анализы один -два раза в год.
В результате количество копий участка ДНК между праймерами будет увеличиваться до тех пор, пока не израсходуются субстраты реакции праймеры и нуклеотиды. При использовании специально разработанных приборов для ПЦР цикл амплификации занимает всего несколько минут. Таким образом, в течение нескольких часов могут быть получены миллиарды копий стартовой молекулы ДНК. ПЦР может генерировать достаточные для анализа мутаций количества специфических генов из образцов ДНК. Конкретные части генов обычно экзоны быстро амплифицируются с помощью специфичных праймеров. Амплифицированный сегмент затем может или быть легко секвенирован, или протестирован методом АСО-гибридизации для обнаружения мутации.
Анализ ДНК, генерируемой в ходе ПЦР, может быть выполнен менее чем за один день, существенно облегчая разработку и клиническое использование большого числа диагностических ДНК-тестов.
Даже если в исследуемом материале присутствует всего один фрагмент генетического материала возбудителя, тест все равно показывает его. В ходе диагностики выявляют уникальную последовательность нуклеотидов в цепочке ДНК, характерную только для конкретного патогенного микроорганизма, провоцирующего развитие заболевания. 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.
Эта особенность метода позволила ему стать одним из основных аналитических инструментов для анализа экспрессии генов при работе с матричной РНК, а также для оценки вирусной нагрузки клинического образца [5, 6]. ПЦР в реальном времени отслеживается благодаря графикам, отражающимся на мониторе подключенного к амплификатору ПК. График отображает кривую накопления продукта ПЦР. В течении первых циклов ПЦР идет наработка продукта, однако его количество, оцениваемое по интенсивности флуоресцентного излучения, не превышает базового уровня. Когда продукт начинает синтезироваться по экспоненте, то кривая на графике резко идет вверх. В этот период достигаются оптимальные условия проведения ПЦР — продукт нарабатывается, и ни один из реагентов не ингибирует прохождение реакции.
Интенсивность флуоресценции в экспоненциальной фазе используется для расчета данных. Позднее некоторые реактивы начинают ингибировать ПЦР, запасы нуклеотидов для синтеза заканчиваются, а на графике становится видно, как выработка продукта выходит на плато [7]. Приложение метода Метод используется для быстрого обнаружения и количественного определения нуклеиновых кислот в биологических образцах для анализа экспрессии генов, обнаружения мутаций, определения статуса рака, анализа микроРНК, детекции генетически модифицированных организмов, обнаружения и определения количества бактерий, вирусов и измерения вирусной нагрузки. Благодаря своей универсальности метод ПЦР в реальном времени используется во многих областях исследований, включая биомедицину, микробиологию, ветеринарию, сельское хозяйство, фармакологию, биотехнологию и токсикологию [4]. Источники Templeton N.
ПЦР: метод, который слишком хорош
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). ПЦР расшифровывается как полимеразная цепная реакция. Данная реакция обеспечивает многократное воспроизводство определённых участков ДНК. Иностранные граждане обязаны предъявить отрицательный результат ПЦР-тестирования, проведённого не ранее чем за два дня до прибытия на территорию Российской Федерации. читайте в медицинском журнале клиники Адмиралтейские Верфи. Полимеразная цепная реакция: принцип работы. Несмотря на революционное значение, принцип ПЦР основан на довольно базовых свойствах молекулы ДНК.
ПЦР: сверхчувствительная диагностика инфекций
Однако ни в книге , ни в многочисленных интервью , ни на персональном сайте Муллис не говорил о том, что ПЦР не должен использоваться для диагностики заболеваний. Более того, такая мысль противоречит самой предпосылке изобретения — Муллис искал способ, как упростить и удешевить диагностику заболеваний у плода. И, разумеется, он не мог назвать тестирование на COVID-19 научной ересью и пристыдить учёных — Кэри Муллис умер 7 августа 2019 года, тогда как первый официально задокументированный случай коронавирусной инфекции произошёл не ранее ноября 2019-го. Предположительно, сетевые конспирологи взяли идею о том, что тест, по мысли его создателя, не должен использоваться для диагностики заболеваний, из статьи Джона Лауритсена, в которой он цитирует слова Кэри Муллиса: «Количественная ПЦР — это оксюморон». И действительно, полимеразная цепная реакция способна определять лишь присутствие патогена в пробе, но не его количество. Лауритсен ставит под сомнение один из методов антиретровирусной терапии — приём ингибиторов протеазы, — так как на момент написания статьи, как он утверждает, они не одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США FDA. Однако автор ошибается — первый ингибитор протеазы получил патент FDA 6 декабря 1995 года.
Далее он пишет : «Что делает ПЦР, так это выбирает генетическую последовательность, а затем чрезвычайно усиливает её. Она подобна поиску иголки в стоге сена. Как и антенна с электронным усилителем, ПЦР значительно усиливает сигнал, но также значительно усиливает шум. Поскольку усиление экспоненциально, малейшая ошибка в измерении, малейшее загрязнение может привести к ошибкам многих порядков». То есть даже Лауритсен не говорит о том, что ПЦР нельзя использовать при диагностике заболеваний, он лишь предупреждает о недопустимости контаминации загрязнения инструмента для взятия пробы. Таким образом, нобелевский лауреат Кэри Муллис никогда не говорил, что изобретённый им ПЦР-тест не подходит для диагностики заболеваний, а тем более не опровергал возможность массового ПЦР-тестирования на коронавирусную инфекцию, так как просто не дожил до времени, когда вирус SaRS-CoV-2 появился в человеческой популяции.
Более того, он изобрёл ПЦР именно для того, чтобы ускорить и упростить анализ на различные заболевания и пороки развития.
Каплю крови помещают в начало канала, по которому она движется, постепенно заполняя все лунки. При этом они отделены от канала порогом, который пропускает плазму, но не клетки крови, что позволило разработчикам чипа избавиться от стадии центрифугирования. По каналу кровь движется за счет вакуумной системы, которую авторы чипа называют «легким». Оно состоит из вакуумного отсека, который медленно отсасывает воздух из емкостей чипа через тонкие газопроницаемые стенки. Чип имеет два «легких», одно из которых тянет кровь вдоль канала, а другое — затягивает ее в лунки. Для того, чтобы система не начинала работать раньше времени, чипы хранят в вакуумной упаковке. Его суть в том, что реакционную смесь разделяют на множество микрообразцов, в которых реакция идет параллельно — на чипе это происходит в отдельных лунках.
Существуют специальные системы репарации ДНК. Когда ДНК удваивается, то по принципу комплиментарности напротив одного азотистого основания обязательно ставится другое. Это соответствие иногда может нарушаться по разным причинам. Из-за гигантской длины ДНК вероятность ошибки на трех миллиардах букв при копировании достаточно высокая. В результате большая часть мутаций ДНК исправляется специальными белками, специальными «машинками» внутри клетки. Для каждого вида нарушений существует свой фермент, который эти мутации исправляет. Информация об устройстве этих ферментов также закодирована в ДНК. К примеру, стресс может спровоцировать рак? Но все-таки статистически ДНК от внутренних причин повреждается больше. Достоверных хороших исследований на тему связи стресса и мутации ДНК нет. Если, гипотетически, представить механизм связи стресса и рака, то его следует искать на более высоком уровне, например, в изменениях иммунного ответа на клетки, в которых накопленные повреждения уже нельзя исправить. Такие клетки иммунная система должна уничтожать. От поколения к поколению насчитывается всего несколько сотен мутаций на более чем шесть миллиардов букв. При этом большинство мутаций нейтральны и ни на что не влияют, так как только 1 процент из трех миллиардов букв ДНК находится в генах или регуляторных участках. Поэтому при передаче генетической информации от поколения к поколению ДНК достаточно консервативна. Человеческая природа меняется в основном комбинацией ДНК, от мамы и папы мы получаем ее разные копии, в результате у каждого ребенка разные участки этих двух родительских копий по-своему случайным образом скомбинированы и в конечном счете определяют его индивидуальность. Но это же не говорит о том, что человек — это банан.
При заражении COVID-19 у больного отсутствуют специфические признаки, которые характерны только для этой инфекции. Наиболее часто заразившийся сталкивается с респираторными симптомами, что может говорить не только о коронавирусе, но и ряде других заболеваний, включая грипп и ОРВИ. По этой причине единственным способом диагностики коронавируса остается ПЦР-тестирование. В частности, тогда считалось, что в большей части случаев на это влияют ошибки при заборе материала и качество самого теста. Тем не менее существует и другое обоснование. 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.
ПЦР: простыми словами о принципе работы, применении и новых технологиях
ДНК-полимеразы. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – современный метод исследования, основанный на увеличении малых концентраций фрагментов нуклеиновой кислоты в пробе. Принцип полимеразной цепной реакции Слева: упрощённая схема удвоения ограниченного праймерами фрагмента молекулы ДНК в процессе ПЦР, с диапазонами рабочих температур каждой стадии. ПЦР (полимеразная цепная реакция) – метод, который позволяет выявить присутствие вируса в организме. это метод создания тысяч копий цепи ДНК. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – молекулярно-генетический анализ.
Что такое полимеразная цепная реакция и как она работает?
Этот метод регулярно используется для клональной амплификации материалов для секвенирования следующего поколения и показал свою эффективность для анализа изменений в последовательностях генов, включая варианты числа копий и точечные мутации. Капельная цифровая ПЦР ддПЦР — это метод дПЦР, при котором реакционная смесь образца объемом 20 мкл разделяется на 20 000 масляных капель размером в нанолитр с использованием метода водно-масляной эмульсии, подвергается термоциклированию в микрофлюидном картридже, а амплитуда флуоресценции каждой капли измеряется в каждая лунка с образцом считывается с помощью сканера капель.
Для ПЦР берутся следующие материалы: Мазок или эпителиальный соскоб со слизистых оболочек. Это может быть уретра, влагалище, шейка матки, цервикальный канал, задний проход, ротовая, носовая и даже глазная полость. Мазки наиболее актуальны при диагностике заболеваний, передающихся половым путём. Для взятия мазка или соскоба используются зонды с разными наконечниками; Кровь из вены берут, когда нужно обнаружить ВИЧ, гепатит, цитомегаловирус, мононуклеоз или какое-либо заболевание бактериальной этиологии, например, сифилис, холеру или боррелиоз; Биологические жидкости моча, слюна, сперма, мокрота, секрет предстательной железы, желудочный сок, плевральная, суставная, спинномозговая или амниотическая жидкость, а также бронхоальвеолярный лаваж берутся по показаниям. Например, ПЦР-анализ мокроты используется при диагностике туберкулёза; Пунктаты и биоптаты органов и тканей, как правило, берутся при подозрении на онкологию. Исключение составляет биопсия желудка, которую проводят для определения наличия Helicobacter pylori — бактерии, вызывающей гастрит и язвенную болезнь. Хранение и транспортировка биоматериалов Пробы подлежат отправке в амплификатор не позднее, чем через 2 часа после забора, если они находятся в помещении при комнатной температуре. После оттаивания они должны быть сразу использованы, повторное замораживание запрещено.
В подавляющем большинстве случаев ПЦР-диагностика проводится «день в день»: пациент приходит в клинику, где у него берут мазок или кровь и сразу отправляют биоматериал в лабораторию, поэтому беспокоиться о правилах хранения не стоит. Как подготовиться к ПЦР-диагностике? Правила довольно просты: Мазок или соскоб из половых путей, как у мужчин, так и у женщин, сдается после 72-часового воздержания от сексуальных контактов, непосредственно перед забором нужно произвести туалет интимной зоны и 2-3 часа не мочиться. Прекрасной половине человечества не следует планировать визит в лабораторию во время менструации и сразу после неё, кроме того, запрещено использовать какие-либо средства, нарушающие естественное состояние микрофлоры влагалища спринцевания, свечи. Всем пациентам необходимо завершить антибактериальную терапию если таковая проводилась не позднее, чем за 2 недели до ПЦР-анализа; Кровь сдается из вены утром натощак; Мочу и сперму собирают в маленькие стерильные контейнеры, которые можно приобрести в аптеке, если процедура забора будет производиться дома. Но не забывайте о сроках хранения и транспортировки биоматериалов — максимум 2 часа; Слюну собирают после 3 часов воздержания от приёма пищи и напитков, допустимо только полоскать рот водой. Непосредственно перед забором рекомендуется помассировать область слюнных желёз. Прочие, редко используемые виды биоматериалов собирают только в клинике, где вам и предоставят все необходимые пояснения относительно подготовки. Результаты ПЦР-анализа Выше мы упоминали о качественной и количественной ПЦР-диагностике, так вот, в первом случае расшифровка результатов не представляет никакой трудности: ответ либо положительный, либо отрицательный.
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». При использовании электрофореза полученные нити ДНК разделяются по размерам, и наличие фрагментов ДНК разной длины свидетельствует о положительном результате анализа то есть о наличии того или иного вируса, бактерии и т. При использовании меченых «затравок», к конечному продукту реакции добавляют хромоген краситель , вследствие чего ферментативная реакция сопровождается образованием окраски. Развитие окраски прямо свидетельствует, что вирус или другой выявляемый агент присутствуют в исходной пробе. На сегодняшний день, используя меченые «затравки», а также соответствующее программное обеспечение, можно производить сразу и «чтение» результатов ПЦР.
Это так называемаяreal-time ПЦР. Почему ПЦР диагностика обладает такой ценностью?
Если же проводится ПЦР в реальном времени , которая определяет количество ДНК в образце, то термоциклер должен быть оснащен еще и флуоресцентным детектором. Всё это оставляет метод применимым только внутри лаборатории. Он представляет собой плашку из полидиметилсилоксана, на которой расположены лунки, соединенные каналом и содержащие активатор реакции. Каплю крови помещают в начало канала, по которому она движется, постепенно заполняя все лунки. При этом они отделены от канала порогом, который пропускает плазму, но не клетки крови, что позволило разработчикам чипа избавиться от стадии центрифугирования. По каналу кровь движется за счет вакуумной системы, которую авторы чипа называют «легким». Оно состоит из вакуумного отсека, который медленно отсасывает воздух из емкостей чипа через тонкие газопроницаемые стенки.
ПЦР: метод, который слишком хорош
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) описывается как метод многократного "увеличения" (копирования) определенных последовательностей ДНК с помощью фермента ПЦР и искусственных нуклеотидов. Что такое полимеразная цепная реакция (ПЦР)? Цифровая полимеразная цепная реакция (цПЦР) представляет собой биотехнологическое усовершенствование традиционных методов полимеразной цепной реакции. Принцип полимеразной цепной реакции Слева: упрощённая схема удвоения ограниченного праймерами фрагмента молекулы ДНК в процессе ПЦР, с диапазонами рабочих температур каждой стадии.
ПЦР-диагностика
ПЦР расшифровывается как «полимеразная цепная реакция». — первый русскоязычный информационно-аналитический портал о молекулярной диагностике и смежных областях науки и практики. |. При этом система не уступает ПЦР в чувствительности и может детектировать единицы геномных эквивалентов. Метод ПЦР в реальном времени может быть использован для быстрого и эффективного анализа однонуклеотидных полиморфизмов, связанных с развитием миомы матки.