Что такое анализ ПЦР? статья лаборатории ДНКОМ

ПЦР-тест

Полимеразная цепная реакция – что это такое, какие заболевания выявляет, в чем преимущества и недостатки анализа и что значат его результаты – в материале РИА Новости.

Анализ ПЦР

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – это метод молекулярно-генетической диагностики, позволяющий обнаружить в организме человека различные инфекционные заболевания. В его основе лежит многократное увеличение малых концентраций фрагментов РНК и ДНК. Полимеразная цепная реакция была изобретена в 1983 году американским биохимиком Кэри Муллисом. Он хотел добиться того, чтобы можно было создать множество копий ДНК за счет фермента ДНК-полимеразы, который участвует в ее репликации. За это Муллис получил Нобелевскую премию по химии. Известно, что еще в начале 1970-х годов похожий метод был представлен другим ученым, однако задумку так и не смогли реализовать. Позже анализ был значительно усовершенствован и широко используется в биологической, биохимической и медицинской практике.

Как работает ПЦР

Для проведения анализа необходимо сложное, современное оборудование.

«Применяется специальный прибор, он называется амплификатор, в который помещается частица вируса или еще что-нибудь, содержащее РНК или ДНК, – рассказал РИА Новости кандидат медицинских наук, клинический фармаколог Андрей Кондрахин. – Дело в том, что РНК и ДНК достаточно маленькие, чтобы их определить, и понять есть ли в теле человека вредоносные микроорганизмы, поэтому делают ПЦР-тест. В большую машину кладут частичку вируса, но она его не распознает, затем добавляются специальные компоненты, праймеры, которые позволяют сделать большое количество этих цепочек РНК. Их становится так много, что машина начинает их «видеть». Даже если есть хоть самая маленькая РНК вируса, например, коронавируса, это позволяет создать множество копий инфекции, что помогает определить, присутствует она в организме или нет. Метод дает результат практически стопроцентной точности. Для определения COVID-19 есть отдельный праймер. Там находится большое число нуклеотидов, из которых строится будущая РНК. Она сначала разрушается, а потом заново выстраивается. Реакция называется цепной, потому что очень быстро это происходит. Как только копий становится много, сразу начинается считывание».

Применение ПЦР

ПЦР-тест обнаруживает наличие возбудителей вирусных заболеваний, когда другими методами этого сделать нельзя. Например, иммунологическими, бактериологическими и микроскопическими исследованиями. Также значительную роль играет фактор времени, потому что анализ делается довольно быстро по сравнению с другими.

«Метод применяется не только для вирусов, но и частичек ДНК, а также бактерий, – пояснил специалист. – Например, мы можем определить, к какому виду бактерия относится, например, к грамотрицательным или грамположительным».

Полимеразную цепную реакцию применяют в криминалистике, когда нужно сделать анализ ДНК с места преступления, его потом сравнивают с генетическим материалом подозреваемого. Также используется для установления отцовства или материнства, нахождения в организме человека вирусов и бактерий, выявления аллергии на некоторые лекарства или их токсичности.

Проведение ПЦР

Для анализа требуется ДНК- или РНК-матрицы, участки которых нужно скопировать, два праймера с необходимыми ферментами, термостабильная ДНК-полимераза, а также некоторые другие компоненты. Метод ПЦР выявляет любую ДНК или РНК живого или мертвого возбудителя. Для их определения используют особые праймеры, в которых содержатся вырожденные позиции РНК или ДНК.

Подготовка материала

Этот этап чрезвычайно важен для проведения анализа ПЦР, потому что большинство ошибок, до 70% случаев, совершается именно во время пробоподготовки, что влияет на конечный результат анализа. Чтобы этого избежать, нужно правильно забрать материал для тестирования и подготовить его. Поэтому во многих лабораториях при заборе крови используются вакуумные системы, которые меньше травмируют человека и не допускают того, чтобы материал для анализа контактировал с окружающей средой или персоналом.

Какие биологические материалы исследуются

В исследовании обычно используются различные биоматериалы:

– Моча. Такой анализ позволяет выявить инфекции мочеполового тракта у мужчин и мочевыделительных органов у женщин.

– Мокрота. Применяется для обнаружения туберкулеза и некоторых других заболеваний легких.

– Биологические жидкости – околоплодная, спинномозговая, суставная и т.д.

– Соскобы со слизистых оболочек, например, носа или ротоглотки. В основном применяется для обнаружения заболеваний, которые передаются половым путем, а также коронавируса.

– Кровь, сыворотка, плазма. Используются для определения вирусов ЦМВ (цитомегаловируса), ВИЧ, гепатитов B, C, D, G, герпеса, а также исследований человеческих генов.

– Биоптаты. Их забирают методом биопсии.

Преимущества и недостатки метода

ПЦР отличается от других исследований тем, что может обнаружить несколько разных возбудителей одновременно. Для него нужно сдать только один анализ, никаких дополнительных тестов не требуется.

«Преимуществом метода является то, что можно определить возбудителя в малом количестве, просто в мизерном, – объяснил клинический фармаколог. – Благодаря этому можно быстрее поставить диагноз, потому что мы знаем, какой именно микроорганизм начинает развиваться. В тесте пишется концентрация выявленных у ДНК и РНК микроорганизмов, если берется мазок из носа или ротовой полости, а также к какому классу они принадлежат. То есть присутствует четкое понимание, к какому типу относится возбудитель и каково его количество. Мало, много, либо его вообще нет в организме».

По словам Андрея Кондрахина, к одному из минусов теста относятся сложности при заборе материала:

«Самый первый недостаток метода – необходима абсолютная чистота в помещении, ближе к стерильности, потому что попадание даже мельчайших инородных объектов может дать неправильный результат из-за того, что чувствительность аппарата очень высокая. Сразу начнется увеличение концентрации этих частиц, которое машина может прочитать. Второе – чтобы пошла реакция, нужны специальные материалы, праймеры. Для каждой реакции есть свои праймеры – кусочки, из которых будут создаваться новые РНК. Тест небыстрый – по времени может занимать около суток. Кроме этого, нужен обученный, высокопрофессиональный персонал. Сами аппараты довольно громоздкие, хотя сейчас уже есть и установки меньшего размера. Но чем больше машина, тем больше она может прочитать. Это система не для мобильного использования».

Загрязнение материала для теста может произойти также, если при его транспортировке были допущены ошибки, из-за непригодности реагентов, попадании в них крови, клеток эпителия, большого количества слизи.

Разновидности ПЦР

ПЦР-тест бывает нескольких видов:

– ПЦР с обратной транскрипцией. Его применяют для амплификации РНК.

– Инвертированная ПЦР используется, если для анализа есть маленький участок последовательности ДНК или РНК.

– Вложенная ПЦР нужна для уменьшения побочных реакций, для этого в амплификатор помещают два праймера.

– Количественная ПЦР применяется для наблюдения за изменением цепной реакции.

– Ступенчатая ПЦР позволяет снизить связывание праймеров.

Кроме этого, есть асимметричная ПЦР и групп-специфическая ПЦР.

«Существует методика проведения ПЦР в реальном времени, – рассказал Андрей Кондрахин. – Это самый быстрый анализ, как говорится, здесь и сейчас. Его делают при помощи прибора, в котором есть картридж, определяющий только одну инфекцию, например, коронавирус. Кроме него аппарат ничего не видит, как и при обычном ПЦР, однако в таком случае результат можно получить намного быстрее».

Какие инфекции позволяет выявить

Полимеразная цепная реакция позволяет обнаружить у человека инфекционные заболевания, например:

– уреаплазмоз половых органов;

– наличие раковых клеток;

Также тестирование помогает выявить наследственную предрасположенность человека к некоторым заболеваниям и оценить гормональный фон.

ПЦР-тест на COVID-19

Для ПЦР-теста на коронавирус у человека берется мазок из носа и ротоглотки. Во время пандемии его рекомендуют сдать всем, кто болеет ОРВИ, гриппом, пневмонией и т.д. Берут материал для анализа амбулаторно, также специалист может выехать на дом. Согласно требованиям, пациента выписывают после двух отрицательных тестов на наличие инфекции. ПЦР-тесты могут давать ложноположительный или ложноотрицательный результат, в таком случае необходимо повторное исследование.

Как подготовиться к сдаче анализа

«Специальной подготовки вообще не требуется, разве что не принимать пищу за три часа (минимум) перед забором материала, если будут брать мазок из ротовой полости. Частички еды могут извратить результат. Достаточно прополоскать рот с водой и идти на анализ», – пояснил специалист.

Перед мазком также не рекомендуется пить кофе, чай, иные напитки, чистить зубы, полоскать рот освежающими смесями, жевать жевательную резинку, курить. Нос нельзя промывать, закапывать туда капли или мазать лекарствами. Если берут кровь, то ее необходимо сдавать натощак, чтобы результат был максимально точным. Мочу следует собирать в утреннее время суток натощак или через 2-3 часа после приема пищи. Желательно сделать это сразу после сна.

Расшифровка анализа ПЦР

После проведения теста результаты оцениваются и аппаратурой, и специалистами-медиками.

«В конце теста машина сообщает, что она нашла в мазке, а врач-лаборант описывает результат, – объяснил эксперт. – Если в программу машины заложена информация о том, при каких количествах считается тест положительным, значит, это будет делать автомат. В анализе будет либо да, либо нет. Самому человеку ничего расшифровывать не нужно, единственное, что специалист может посмотреть за машиной – это количество кусочков РНК, потому что бывают ложноположительные или ложноотрицательные результаты, если в аппарате произошел сбой. Все равно контроль со стороны врача присутствует».

Насколько точна ПЦР-диагностика инфекций

«ПЦР абсолютно точна, практически 99,9%, потому что аппарат построит абсолютно такую же РНК, как слепок с ключа, один в один. Там ничего нового сделать нельзя. Набор частичек увеличивается до того количества, которое может распознать машина. Сделать это можно, даже если частиц очень мало», – отметил Андрей Кондрахин.

При этом из-за того, что зачастую встречаются ошибки при взятии биологического материала и существует вероятность попадания инородных частичек, могут возникать ложноположительные или ложноотрицательные результаты тестирования на коронавирус.

Что такое анализ ПЦР?

ПЦР (полимеразная цепная реакция) — это молекулярно-биологический метод, в основе которого лежит амплификация (то есть многократное увеличение) фрагментов ДНК в биоматериале.

Метод ПЦР применяется во многих сферах деятельности, в том числе в качестве быстрого и высокоточного способа диагностики определенных инфекционных и генетических заболеваний человека, а также для выявления спонтанных или унаследованных изменений в ДНК, исследованиях генома сельскохозяйственных растений и животных для селекционных и других задач, в криминалистике, археологии, установлении отцовства, клонировании и секвенировании геномов и прочих сферах деятельности человека.

Вирусы, бактерии и грибы – основные человеческие патогены – содержат ДНК или РНК, причем для каждого вида последовательность нуклеотидов уникальна. Короткие фрагменты, комплементарные целевым участкам нуклеотидов каждого возбудителя, называются праймерами.

В основе анализа на ПЦР лежит создание большего числа копий генетического материала (ДНК или РНК) с помощью этих самых праймеров и специальных ферментов посредством серии циклов нагрева и охлаждения. Полученные амплифицированные сегменты далее методом гель-электрофореза (или с помощью другой технологии) сравниваются с другими нуклеотидными сегментами из известного источника (например, патогенного микроорганизма) для определения их идентичности.

ПЦР в реальном времени — это разновидность ПЦР, которая позволяет отслеживать процесс амплификации в режиме реального времени и может использоваться для количественной оценки присутствующей ДНК / РНК. Это один из основных методов обнаружения бактерий или вирусов на молекулярном уровне, с более высокой степенью точности, чем микроскопические или бактериологические исследования, и значительно более быстрый, чем метод культивирования.

Это также единственный способ определить наличие генетических вариаций, указывающих на предрасположенность к онкологическим и другим заболеваниям. Чувствительность диагностических инструментов для выявления мутаций онкогенов и генов подавления опухоли была улучшена по крайней мере в десять тысяч раз благодаря ПЦР, что позволяет раньше диагностировать, например, такие виды рака, как лейкемия. Метод ПЦР также позволил разработать индивидуальную терапию для больных раком.

Кроме того, ПЦР может использоваться для типирования тканей, которое имеет жизненно важное значение для имплантации органов.

ПЦР также имеет клиническое применение в области пренатального тестирования различных генетических заболеваний и / или клинических патологий. Образцы берут либо с помощью амниоцентеза либо с помощью биопсии ворсин хориона.
В отличие от многих других тестов, ПЦР тест способен обнаружить признаки заболевания на самых ранних стадиях инфицирования, так как для выделения искомого ДНК или РНК достаточно минимального количества генетического материала патогена в образце биоматериала. Другие виды исследования могут оказаться ложноотрицательными из-за того, что в образце недостаточно много вирусов или бактерий или организм не успел выработать достаточное количество антител.

ПЦР-анализ проводится на образце одного из следующих видов биоматериала: кровь, слюна, слизь, ткань, гной, мокрота, моча. Некоторые вирусы, включая новый коронавирус, состоят из РНК, а не ДНК. Их РНК перед амплификацией должна быть преобразована в ДНК. Этот процесс называется ПЦР с обратной транскрипцией.

На сегодняшний день ПЦР тест является стандартом для выявления наличия коронавируса SARS-CoV-2, вызывающего Covid-19. Тесты ПЦР определяют, инфицирован ли пациент в настоящее время вирусом SARS-CoV-2 и, следовательно, заразен ли он. ПЦР может обнаружить РНК COVID-19 только в том случае, если человек был недавно инфицирован или уже длительное время болеет. Обнаружение вирусной РНК с помощью ПЦР позволяет обеспечить диагностику COVID-19 на ранней стадии – до того, как организм выработает ответ в виде антител или даже до того, как у человека появятся симптомы заболевания.

Преимущества метода ПЦР

ПЦР тесты применяются в медицинской диагностике уже более 40 лет и считаются наиболее эффективным методом выявления многих инфекционных заболеваний, включая COVID-19, ВИЧ, Эбола, многих урогенитальных инфекций, герпесвирусов и других. Это “золотой стандарт” в медицинской инфекционной диагностике. Тесты ПЦР играют решающую роль в предотвращении распространения заболеваний, так как часто позволяют выявить инфекции на ранней стадии, еще до появления симптомов.

Анализ ПЦР обладает высокой чувствительностью (для обнаружения инфекционного агента достаточно всего нескольких молекул ДНК патогена) и специфичностью (для большинства инфекций она достигает 100%). Количественный ПЦР-анализ позволяет оценить инфекционную нагрузку на организм, а также используется для анализа изменений экспрессии генов в опухолях.

Важна также и высокая скорость проведения исследования. В отличие от традиционного посева при выявлении бактериальных инфекций, который занимает несколько дней, ПЦР тест обычно выполняется в течение суток. Это значительно увеличивает вероятность назначения своевременного лечения. Кроме того, с помощью ПЦР можно определить латентных носителей инфекции.

Недостатки метода ПЦР

На чувствительность и специфичность ПЦР теста серьезно влияют правила и условия его проведения. Необходимо строго соблюдать правила сбора биоматериала и его хранения.

Важно выбрать правильное время взятия биоматериала и выполнить правила подготовки к тесту. В частности, это касается и нового коронавируса, который присутствует в выделениях носоглотки и ротоглотки только в течение определенного времени, по истечении которого анализ окажется отрицательным.

Кроме того, высокая чувствительность ПЦР может иногда превращаться из преимущества в недостаток. Следы примесей РНК или ДНК в образце могут привести к результатам, вводящим в заблуждение.

Показания к проведению ПЦР-анализа

диагностики инфекционных заболеваний, вызванных вирусами, бактериями и грибами, в том числе для определения возбудителей ряда урогенитальных инфекций;
определения патологических генетических нарушений;
определения роста и развития раковых клеток.

ПЦР тест также можно использовать для прямой диагностики наличия заболевания и мутаций в развивающемся эмбрионе. Например, впервые ПЦР была использована таким образом для диагностики серповидно-клеточной анемии путем обнаружения мутации одного гена.

Подготовка к проведению ПЦР-теста

при взятии крови достаточно не принимать пищу утром в день исследования;
при взятии мазка из ротоглотки/носоглотки важно за 4 часа не принимать пищу и жидкости, не полоскать горло;
исследование урогенитального отделяемого требует воздержания от половой активности в течение одного дня.

Как проводится ПЦР-анализ

Самым распространенным на сегодня является тест в реальном времени, с помощью которого можно определить исходное количество копий ДНК (РНК).
ПЦР с обратной транскрипцией используется для “перевода” РНК в ДНК.
ПЦР с вложенной парой праймеров (гнездовая) проводится в две стадии для снижения вероятности амплификации неспецифичных участков ДНК.
Инвертированная ПЦР используется в случае, когда нужно выяснить природу неизвестных участков ДНК, окружающих известный.

Для проведения анализа биоматериала с помощью ПЦР необходимо обеспечить его правильное взятие. При взятии мазка из носоглотки или ротоглотки образец биоматериала собирают путем введения длинного зонда-тампона в ноздрю или в заднюю часть горла.

Во время анализа крови медицинский работник возьмет образец из вены на руке с помощью небольшой иглы.

Результаты ПЦР-теста

Положительный результат ПЦР теста означает, что пациент в настоящее время инфицирован определенным патогеном. Количественный ПЦР (в реальном времени) позволяет также оценить инфекционную нагрузку, а также определить момент, когда условно-патогенные микроорганизмы стали патогенными в результате неконтролируемого роста.

Отрицательный результат ПЦР теста может означать, что пациент в настоящее время не инфицирован, либо что ДНК/РНК патогена отсутствует во взятом образце биоматериала, либо что образец был взят спустя слишком долгое время после заражения, чтобы вирус был обнаружен.

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:

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.
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.
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.

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.

ПЦР: что это такое? Диагностика инфекционных заболеваний методом полимеразной цепной реакции

Информацию из данного раздела нельзя использовать для самодиагностики и самолечения. В случае боли или иного обострения заболевания диагностические исследования должен назначать только лечащий врач. Для постановки диагноза и правильного назначения лечения следует обращаться к Вашему лечащему врачу.

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 ;

Выявление ДНК хламидий, гонококка, трихомонады, микоплазмы гениталиум, вируса простого герпеса 1-го и 2-го типов, цитомегаловируса в урогенитальном соскобе используется для подтверждения инфицированности при наличии клинических признаков воспаления урогенитального тракта, для дифференциальной диагностики урогенитальных инфекций.

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

• Определение РНК вируса SARS-CoV-2 (все виды известных штаммов, включая Delta и Omicron)
• Производитель – АО Вектор-Бест
• Возможен предварительный заказ на сайте
• Справка о результатах анализа на русском и английском языках
• Справка выдается только при отрицательном результате исследования!

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:

ДНК-матрица, содержащая тот участок ДНК, который требуется амплифицировать;
два праймера, комплементарные концам требуемого фрагмента;
термостабильная ДНК-полимераза;
дезоксинуклеотидтрифосфаты (A, G, C, T);
ионы Mg2+, необходимые для работы полимеразы;
буферный раствор.

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.

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.

Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. Пер. с англ. — М.: Мир, 2002. — 589 с., илл. ISBN 5-03-003328-9
Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия — Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2004. — 496 с.; илл. ISBN 5-94087-098-8
Патрушев Л.И. Искусственные генетические системы — М.: Наука, 2005 — В 2 т. — ISBN 5-02-033278-X
http://ru.wikipedia.org/wiki

ВАЖНО!

ПЦР-4 ИППП патогены (анализ мазка) качественный в Москве

Исследование микрофлоры урогенитального тракта позволяет обнаружить основных возбудителей заболеваний, передаваемых половым путём. Результаты исследования помогут определить причины воспалительных заболеваний мочеполовой системы и нарушения репродуктивных функций, а также будут полезны при планировании беременности.

Об исследовании Обзор
Как подготовиться? Подготовка
Расшифровка Результат

Что входит в комплекс

Приём и исследование биоматериала

Когда нужно сдавать анализ ПЦР-4 ИППП патогены (анализ мазка) качественный?

профилактическое обследование;
диагностика инфекций, передаваемых половым путём;
хронические воспалительные заболевания мочеполовой системы;
акушерско-гинекологические патологии;
патология шейки матки;
лихорадка неясного генеза;
нарушения менструального цикла;
привычное невынашивание беременности;
лечебные и диагностические выскабливания слизистой оболочки цервикального канала и тела матки.

Подробное описание исследования

Инфекции, передаваемые половым путём (ИППП)

Инфекции, передаваемые половым путём (ИППП) — группа заболеваний, которые передаются от человека к человеку при сексуальном контакте. ИППП могут поражать не только урогенитальный тракт, но и другие органы и системы, а также приводить к бесплодию.

Симптомы ИППП зависят от инфекции, но можно выделить несколько общих признаков.

Основные симптомы ИППП:

изменение характера выделений из половых органов или мочеиспускательного канала;
зуд, высыпания, покраснения в интимной зоне;
болезненное, учащённое мочеиспускание;
боль в нижней части живота;
боль при сексуальном контакте.

При этом многие инфекции, передаваемые половым путём, протекают бессимптомно. Поэтому людям с активной половой жизнью нужно регулярно сдавать анализы, чтобы не пропустить болезнь.

Комплексное исследование позволяет выявить возбудителей основных инфекций, передаваемых половым путём, и своевременно начать лечение.

Хламидия — внутриклеточный паразит, передаваемый половым путём и вызывающий хламидиоз. Заболевание поражает слизистые оболочки половых путей, часто протекает бессимптомно и без лечения переходит в хроническую форму, которая может привести к различным осложнениям: бесплодию, невынашиванию беременности, артриту — воспалению суставов.

Основные симптомы хламидиоза у женщин: постоянные тянущие боли внизу живота или в пояснице, выделения из влагалища или мочеиспускательного канала, межменструальные кровотечения, учащённое мочеиспускание. Симптомы хламидиоза у мужчин обычно выражены слабее: выделения из мочеиспускательного канала, учащённое мочеиспускание.

Микоплазма — микроорганизм, вызывающий воспалительные заболевания мочеполовой системы у мужчин и женщин. Выделяют две основные разновидности — Mycoplasma genitalium и Mycoplasma hominis.

Mycoplasma genitalium — наиболее патогенный представитель микоплазм, который вызывает воспаление мочеиспускательного канала у мужчин и женщин, а также воспалительные заболевания органов малого таза у женщин.

Возможные осложнения генитального микоплазмоза у мужчин и женщин:

женское и мужское бесплодие;
невынашивание плода;
хронический эндометрит и ассоциированная с ним маточная форма бесплодия;
первичная плацентарная и вторичная фетоплацентарная недостаточность, задержка роста плода;
высокая перинатальная заболеваемость и смертность (патология плода или ребёнка, возникшая внутриутробно, в период родов или в новорождённости);
аномалии развития плода;
преждевременные роды и патологическое течение послеродового периода (кровотечения, инфекционные осложнения и прочее).

Трихомонада — простейший микроорганизм, устойчивый к окружающей среде. Трихомониаз у мужчин чаще протекает бессимптомно. У женщин вызывает воспалительные заболевания органов малого таза, а в более серьёзных случаях — бесплодие, осложнённое течение беременности, преждевременные роды, рождение ребёнка с низким весом. Также доказано, что на фоне трихомониаза у женщин нарушаются защитные свойства урогенитального тракта. А значит, выше риск заразиться вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ).

Гонококк — бактерия, возбудитель гонореи. Заболевание, как правило, протекает локализованно — с воспалительным поражением одного или нескольких органов. Кроме того, на фоне гонореи возможно нарушение эректильной функции у мужчин и бесплодие — у женщин.

Симптомы гонореи: жжение и боль при мочеиспускании, выделения из половых путей, реже — боль в мошонке у мужчин и боль внизу живота у женщин.

ПЦР в диагностике ИППП

Обнаружить возбудителей ИППП можно с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) — чувствительного и специфичного метода диагностики инфекционных заболеваний.

ПЦР-исследование позволяет выявить в биологическом материале фрагменты ДНК возбудителя инфекции.

Ограничение метода ПЦР состоит в том, что он не предназначен для оценки эффективности лечения. Это связано с тем, что в исследовании выявляется генетический материал как живых, так и погибших микроорганизмов. Поэтому результат исследования будет положительным в течение некоторого времени даже при правильно подобранной терапии.

ПЦР-тест — что это такое простыми словами, что показывает ПЦР анализ и когда назначается

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?

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:

Универсальность. ПЦР-тест обнаруживает любые ДНК и РНК, даже в тех случаях, если другие диагностические методы не дали результата.
Эффективность. Полимеразная цепная реакция позволяет диагностировать некультивируемые, трудно культивируемые и латентно существующие формы патогенных микроорганизмов.
Высокую чувствительность. Даже если в исследуемом материале присутствует всего один фрагмент генетического материала возбудителя, тест все равно показывает его.
Высокую специфичность метода, достигающую 100%. 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. 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:

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.
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.
Если выполняется забор мазка из зева, за 3 часа до анализа нельзя чистить зубы, пить, полоскать рот (даже простой водой).
За трое суток до сдачи материала на ПЦР-исследование нужно полностью отказаться от употребления алкоголя.
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.