ПЦР (полимеразная цепная реакция) – метод, который позволяет выявить присутствие вируса в организме. ПЦР (полимеразная цепная реакция) – это метод, используемый в биохимии и молекулярной биологии для увеличения количества определенного фрагмента ДНК.
Видео методика и принципы ПЦР (полимеразной цепной реакции) в диагностике
- Выберите любимую аптеку
- ПЦР: простыми словами о принципе работы, применении и новых технологиях
- Применение капельной цифровой ПЦР
- Преимущества ПЦР-диагностики
Диагностика инфекций методом ПЦР: что это такое?
ПЦР — полимеразная цепная реакция, способная обнаружить любой патоген в пробе, если там присутствует хотя бы малейшая его частица. Метод ПЦР-диагностики помогал врачам и до пандемии коронавирусной инфекции — его считают одним из наиболее чувствительных и точных тестов. Методом ПЦР выявляют многие инфекции, передающиеся половым путём хламидиоз, гонорею, герпес, гарднереллёз, ВПЧ, ВИЧ , проводят дифференциальную диагностику бактериальных и вирусных пневмоний в том числе коронавирусной пневмонии , определяют наличие респираторных инфекций, идентифицируют хеликобактер, используют для диагностики сальмонеллёза, дифтерии, вирусных гепатитов и цитомегаловирусной инфекции. Кэри Муллис. Мальчик с детства отличался тягой к экспериментам — по его словам, в 14 лет он использовал смесь сахара с калийной селитрой, чтобы создать топливо для самодельной ракеты. Она успешно взлетела на целый километр, а её пассажир — вымазанный асбестом лягушонок спокойно вернулся живым из тропосферы на спроектированном Муллисом парашюте. В 60-е годы Муллис увлёкся экспериментами с галлюциногенами, в частности ЛСД , который тогда ещё не был под запретом. Изобретатель писал, что «галлюциногены и психоделики помогли ему сделать самое главное открытие» — создать ПЦР. Будучи аспирантом, Муллис занялся космологическими теориями, в частности написал псевдонаучную статью о том, что «время для наблюдателей с Земли и для наблюдателя за пределами сферы, испускающей реликтовое излучение, должно течь в разные стороны». Удивительно, но статью приняли и напечатали в журнале Nature. По предположению самого Кэри Муллиса, редакции журнала должно быть до сих пор стыдно.
С определённой долей допущения можно сказать, что открытие ПЦР было непреднамеренным. Муллиса поставили перед необходимостью уволить четырёх из семи сотрудников лаборатории, в которой он работал. Он размышлял над тем, как оптимизировать и улучшить процесс, который позволил бы не расставаться с ценными кадрами. Так он пришёл к мысли, что дорогую и долгую процедуру диагностики патологий плода нужно упростить.
Комплементарными являются пары Тимин - Аденин и Гуанин — Цитозин. Практически это означает, что напротив аденина A в одной цепочке ДНК, в другой цепочке обязательно стоит тимин T , а напротив гуанина G — цитозин C. Схематически всё это выглядит следующим образом: Кроме ДНК, точно такую же структуру имеет РНК рибонуклеиновая кислота , отличающаяся от ДНК тем, что вместо тимина в ней используется урацил и комплементарная пара имеет вид A — U. РНК — является хранителем генетической информации у некоторых вирусов, которые называются ретровирусами. Наиболее известный и активно изучаемый представитель этого поганого семейства — ВИЧ. Не смотря на то, что размеры клетки исчисляются микронами, из-за очень специфической плотной упаковки спирали, ядро клетки свободно вмещает десятки хромосом. Итак, пора переходить к решению задачи. Рассматривая поставленную выше задачу, мы уже увидели две основных проблемы на пути к её решению. Понятно, что с одной стороны, выискивать клетку возбудителя инфекции среди миллионов клеток крови — занятие достаточно бесперспективное, если не сказать бестолковое, а с другой стороны, выделять ДНК из клеток " в рукопашную" — тоже не вариант, из-за опасности порвать на кусочки, всё что мы с таким трудом отыскали… Поэтому, нам очень помог бы какой-нибудь метод, позволяющий активно размножать ДНК, но делающий это только с определёнными, "избранными" экземплярами. Это позволит увеличивать концентрацию интересующей культуры до уровней, безошибочно определяемых и не требующих длительного поиска. Вот этим чудо-методом и стал метод полимеразной цепной реакции ПЦР. Эта реакция носит название репликации ДНК. Так это звучит сухим академическим языком. Но мы задались целью, объяснить Вам всё, буквально, "на пальцах", а потому продолжим свой рассказ о том, как всё происходит. На первом этапе реакции надо разъединить двойную нить ДНК. Этот процесс называется денатурацией и проходит при температуре 93 - 95 градусов Цельсия. Уже через 30 - 40 секунд связи нуклеотидов разрываются и вместо двойной цепи получаются две одиночные. Надо заметить, что если после этого, снова, просто понизить температуру, то разделившиеся половинки достаточно быстро находят друг друга и всё возвращается, практически, к исходному состоянию. Следовательно, нам надо не дать соединиться половинкам интересующей нас ДНК. Как этому помешать? Тогда, место на половинке-основании окажется занято, при попытке присоединения, свойство комплементарности окажется нарушено, и вторая половинка не сможет прицепиться на своё "законное" место. Это "что-то" названное праймером, синтезируется в научной или промышленной лаборатории и представляет собой цепочку синтетических нуклеотидов олигонуклеотидов , расположенных в таком же порядке, как и у того вируса бактерии и так далее , на который делается анализ. Например, если делают анализ на хламидии, то праймер соответствует специфическому участку гена, кодирующего главный белок наружной мембраны МОМР Chlamydia trachomatis. Итак, вторая стадия - присоединение праймеров к ДНК также называется отжигом длится от 20 до 60 секунд.
Это бывает, если человек переболел, может быть, даже несколько недель или месяца полтора тому назад, но у него остались не целые вирусные частицы, а разрушенные части вируса. В том числе РНК его разрушенное. И делаем мазок из носо- и ротоглотки и обнаруживаем там РНК. И очень много таких случаев, на самом деле Антон Ершов Доктор медицинских наук, практикующий врач, профессор Он объяснил, что у разных людей с разной скоростью обновляются клетки слизистой оболочки носоглотки и ротоглотки, и у некоторых части погибшего SARS-Cov-2 сохраняются в верхних дыхательных путях по несколько недель.
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. Время стадии — 0,5 - 2 минут. ДНК-полимераза реплицирует матричную цепь, используя праймер в качестве затравки. Это — стадия элонгации. Температура элонгации зависит от полимеразы. 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. Для взятия крови в лаборатории ИНВИТРО в настоящее время применяются вакуумные системы, которые с одной стороны минимально травмируют пациента, а с другой - позволяют произвести взятие материала таким образом, что он не контактирует ни с персоналом, ни с окружающей средой. Это позволяет избежать контаминации загрязнения материала и обеспечивает объективность анализа ПЦР. Словарь ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота - биологический полимер, один из двух типов нуклеиновых кислот, обеспечивающих хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. В природе РНК, как правило, существует в виде одиночной цепочки.
Полимеразная цепная реакция
Их в свою очередь присоединяют к ДНК возбудителя в пробе, и они многократно воспроизводят свои дубли под действием катализаторов. Многократное увеличение происходит до тех пор, пока участок не станет доступным для определения и только при наличии в биоматериале ДНК патогена. Преимущества ПЦР-диагностики Заслуженная популярность метода заключается в простом исполнении, показателях чувствительности и специфичности. Описать ПЦР-анализ можно всего тремя словами — точность, надежность, скорость. При анализе выделяют фрагмент ДНК, присущий конкретному возбудителю. Уникальность участка позволяет в одном и том же материале находить одновременно нескольких возбудителей без ущерба качеству. Для исследования достаточно несколько молекул ДНК активного или даже уже разрушенного патогена, но который оставил специфические участки. Метод выявляет одну болезнетворную бактерию среди миллиардов других, при этом он эффективен там, где бессильны другие виды исследований — микроскопический, бактериологический, иммуноферментный. 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.
Мюллисом был проведен ряд экспериментов по разработке ПЦР. Ученый первый начал использовать вместо ДНК-полимеразы устойчивую к высоким температурам Taq-полимеразу, что позволило ускорить работу по разработке полимеразной цепной реакции. Кроме того, К. Мюллисом в соавторстве с Ф. Фалуном был разработан алгоритм циклических изменений температуры в ходе ПЦР. Открытие метода ПЦР стало одним из наиболее выдающихся событий в области молекулярной биологии за последние десятилетия. Метод продолжает развиваться, появляются новые модификации, но мы предлагаем рассмотреть методику проведения классической ПЦР. Методика полимеразной цепной реакции Метод постановки ПЦР требует наличия в реакционной смеси ряда основных компонентов: праймеры, Taq-полимераза, смесь дезоксинуклеотидтрифосфатов, буфер, анализируемый образец.
Праймеры — искусственно синтезируемые олигонуклеотиды, как правило, размером от 15 до 30 нуклеотидов, которые идентичны соответствующим участкам ДНК-мишени. Играют ключевую роль в амплификации, образуя продукты реакции. Для полимеразной цепной реакции последовательности праймеров очень важны, потому что реакционный цикл имеет определенные величины температур, используемые на этапах нагрева и охлаждения. Кроме того, большой избыток праймеров в реакционной смеси ПЦР приводит к тому, что они с большей вероятностью сталкиваются с частично комплементарным праймером, чем с полностью комплементарной ДНК матрицой. Таким образом, следует избегать комплементарностипраймеров друг другу. Этот фермент довольно часто используется при проведении стандартной ПЦР. Таким образом, она может оставаться активной после каждого из шагов денатурации. Для оптимального включения оснований в синтезируемую цепь ДНК их обычно добавляют к реакционной смеси ПЦР в эквимолярных количествах. Как правило, конечная концентрация каждого дезоксинуклеозидтрифосфата составляет 0,2 мМ.
Буфер — смесь катионов и анионов используемая в определенной концентрации, обеспечивающая оптимальные условия для реакции, а также стабильное значение рН. Значение рН буфера колеблется от 8,0 до 9,5 и стабилизируется Трис-HCl. Одним из компонентов буфера Taq-полимеразы является ион калия KCl , который способствует отжигу праймеров. Буферная концентрация ионов магния является еще одним важным фактором для правильного функционирования ДНК-полимеразы. Ионы магния служат кофактором для ДНК полимеразы. Анализируемый образец — вносимый в реакционную смесь препарат, обычно содержащий искомую ДНК, служащую мишенью для амплификации. В случае отсутствия ДНК-мишени продукт не образуется. Иногда для удобства детекции или контроля эффективности в состав реакционной смеси могут быть внесены дополнительные компоненты. Внутренние контроли — несвойственный данному организму фрагмент ДНК, как правило, большего размера, ограниченный специфическими праймерами.
Практически представляет собой альтернативную матрицу ПЦР и позволяет контролировать эффективность амплификации в каждой конкретной пробирке. ДНК-зонды — искусственно синтезированные олигонуклеотиды небольшого размера около 30 нуклеотидов , комплементарные специфическим ампликонам продуктам реакции.
За рулём такой машины майской ночью 1983 года Муллис придумал процесс полимеразной цепной реакции. Справа внизу: хайвей 128 в районе Мендосино — здесь по пути на дачу Муллис испытал историческое озарение. В эти два дня было выпито ведро.
После чего Муллис благополучно довёл машину до города и бросился в библиотеку смотреть, не приходила ли кому-нибудь в голову его простенькая идея. Оказалось, нет. Сделал сообщение на производственном семинаре. Каждый пытался объяснить, почему это не сработает, никто не желал помогать. И так аврал, своих задач у всех полно.
А друг советовал: «Не надо. Они же не хотят. Не оставляй записей. Уволься, пережди годик, тогда сделай реакцию и патентуй. Заработаешь миллионов триста!
В 1943 году, работая на «Сандоз», он случайно получил ЛСД и засветил её в лабораторном журнале, фактически подарив своей фирме. А лет через 20 до Хофмана дошло, какие деньги прошли мимо него. Муллис отвечал им, что ему нравится «Ситес», и если полимеразная цепная реакция принесёт доход, работодатель его не обидит. Ах, как он потом смеялся над этой своей глупостью! В полночь 9 сентября 1983 года Кэри заложил смесь ДНК с полимеразой в пробирку, нагрев которой контролировал компьютер.
За 36 часов ничего не произошло. Он копировал слишком длинный ген слишком слабой полимеразой. Довести ПЦР до ума удалось только к 1985 году. Муллис направил статью о своём изобретении в Nature. Не приняли, показалось неинтересно.
Статья прошла в Science, и то со скрипом, не с первого захода что не помешало тому же редактору Science в 1989-м объявить полимеразу «молекулой года». Корпорация «Ситэс» продала технологию ПЦР за 330 миллионов долларов, уволила Кэри Муллиса с начислением ему 5 месячных зарплат и облегчённо вздохнула. Никто больше не скандалил с начальством, не донимал сотрудниц харрасментом, не тащил коллег из совещательной комнаты в коридорчик на «мужской разговор», и не угрожал оружием вахтёру, который пускает на работу только с бэджиком. ПЦР очень скоро оценили врачи. Она обнаруживает любой патоген, если в пробе найдётся хоть одна бактерия или частица вируса.
Даже задолго до того, как этот враг размножится и вызовет болезнь. Ничего подобного медицина прежде не знала. Технология пришлась кстати в условиях всеобщей паники по поводу недавно открытого СПИДа. Муллис и тут занял особую воинственную позицию. Он утверждал, что иммунодефицит вызывается не только вирусом, который назвали ВИЧ, но и рядом других ретровирусов.
Эта теория не получила признания и Кэри прослыл парией. Тем более, что он ещё сомневается в связи между деятельностью человека и глобальным потеплением. ДНК-полимераза, направляющая сила полимеразной цепной реакции Вверху слева: фермент полимераза за работой, строительство комплементарной цепочки ДНК, свивающейся в двойную спираль. А взялся он из Большого Фонтана, знаменитого гейзера в Йеллоустонском национальном парке. У Муллиса оставалась нерешенной проблема: полимераза, копирующая ДНК — это часть бактерии.
При нагревании выходит из строя и полимераза.
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.
Цепная реакция: топ-инноваций на рынке тестирования методом ПЦР
Когда флуорофор и тушитель связаны с олигонуклеотидным зондом, наблюдается лишь незначительная флуоресцентная эмиссия. Таким образом, в случае если используемые праймеры "отожгутся" на неспецифических участках с образованием в ходе ПЦР-РВ "нецелевого" продукта, то его последовательность не будет иметь участок, комплементарный гибридизационному зонду и, соответственно, "нецелевые" ампликоны не будут регистрироваться как целевые. При этом для такого варианта ПЦР-РВ можно одновременно использовать несколько видов красителей и гасителей их флуоресценции с неперекрывающими спектрами излучения. Это позволяет осуществлять мультиплексную ПЦР.
То есть из одной нити ДНК мы получаем сотни тысяч или миллионы копий. Поначалу для каждой стадии использовали отдельную водяную баню, что сильно увеличивало время получения результата. Поставить "на поток" метод помогли специальные автоматические термостаты - амплификаторы, в которых изменение температуры происходит по заданной программе. Современный амплификатор — сложный электронный прибор, не только управляющий циклами амплификации и поддерживающий необходимые температуры, но и делающий количественные замеры после каждого цикла.
В её основе лежит принцип флуоресцентной детекции продуктов ПЦР непосредственно в ходе амплификации. Детекция продуктов амплификации проводится прямо в реакционной среде через стенки или крышку закрытой пробирки. Для этого в состав реакционной смеси, наряду с праймерами и другими компонентами реакции, добавлены специальные флуоресцентные метки зонды. Флуоресцентный зонд выполнен по той же технологии, что и праймер и отличается он него тем, что на одном его конце прикреплена флуоресцентная молекула флуорофор , а на другом конце расположена специальная молекула-гаситель флуоресценции. За счёт близости гасителя, энергия поглощаемая флуорофором не вызывает флуоресцентного свечения, а целиком передаётся гасителю. При этом, при облучении смеси ультрафиолетом, флуоресцентный отклик полностью отсутствует. Дальше всё происходит, так же, как было описано выше: В ходе ПЦР при повышении температуры происходит денатурация ДНК с распадом на две половинки. Зонд вместе с праймерами присоединяется к комплементарному участку ДНК.
При этом флуорофор и гаситель освобождаются, расстояние между ними увеличивается и эффект гашения перестаёт работать. Теперь при облучении смеси ультрафиолетом, мы получим устойчивый флуоресцентный сигнал-отклик от флуорофора. Изготавливая молекулы флуорофора с разным цветом свечения можно проводить одновременный поиск разных возбудителей в одной пробирке. Большинство используемых сегодня, для ПЦР диагностики, амплификаторов , относится к классу автоматических, высокоскоростных многофункциональных Real Time аппаратов. Они позволяют проводить множественный ПЦР анализ до 5 мишеней цветных флуоресцентных красителей в 96 пробирках одновременно. Это полностью автоматические термоциклеры со встроенным оптическим блоком и возможностью детекции накопления продуктов амплификации непосредственно в пробирке во время протекания реакции. Весь процесс амплификации протекает в закрытых одноразовых пробирках, считывание происходит через прозрачные стенки пробирок, без их открытия. Но они напрямую связаны с его достоинствами и с тем, что называется "человеческим фактором".
ПЦР — высокотехнологичный метод, требующий соблюдения строжайших правил устройства и оснащения лаборатории. Это связано с тем, что в воздухе постоянно присутствует невероятный коктейль из фрагментов ДНК всевозможных живых организмов. И если в процессе подготовки к проведению реакции, образец будет загрязнен — возможно «ложное срабатывание». С другой стороны, далеко не всегда положительный результат ПЦР означает наличие заболевания.
Под эти деньги Муллиса как раз и наняли. А через пару лет цена углеводородов на бирже пошла вниз, и нефтяники прекратили свои инвестиции. Чтобы собрать деньги на исследования, «Ситэс» выпустила акции и наняла президента-«варяга». Этот англичанин безжалостно подгонял учёных, которые в среднем проводили на работе по 70 часов в неделю. А Муллиса подгонять было не нужно, он и так работал все 80 часов.
Установил у себя первую машину для синтеза ДНК, и месячный план выполнял за день. Тогда президент для сокращения издержек велел ему уволить 4 сотрудников из 7. Дело было в пятницу вечером. Выходные Кэри с Дженнифер проводили на даче в 2,5 часах езды на автомобиле. По дороге Дженнифер заснула. Муллис выключил музыку и стал размышлять, как бы ему сохранить сотрудников. Нельзя ли помочь соседней лаборатории, пытавшейся заработать на абортах по медицинской страховке? Если в ДНК плода обнаруживалась опечатка — мутация, вызывающая серповидноклеточную анемию — женщина имела право на прерывание беременности. Диагностика получалась дороговатой.
ДНК выделяли, подсаживали в яйцеклетку мыши, а потом смотрели, не болен ли анемией клонированный мышонок. Нужны квалифицированные биохимики и три недели, за которые суррогатная мать-мышь производит на свет клон. Вот бы сделать прибор, куда лаборант помещает материал, нажимает кнопочку, и через пару дней всё готово. Муллис представил, как сделать клонирование без мыши, in vitro. При делении клетки спираль ДНК расплетается на две нити. В клетке молекулу ДНК копирует фермент полимераза. Он давно выделен биохимиками, его заказывают по каталогу. После охлаждения смеси с денатурированной ДНК можно добавить в пробирку полимеразу и нуклеотиды, из которых фермент построит копию ДНК. Потом снова нагреть и охладить пробирку, и опять добавить полимеразу с нуклеотидами.
Из двух копий ДНК получается уже 4. Тогда Муллис начал считать, что будет, если написать компьютерную программу, которая повторит процесс 10 раз. А если 30 раз, то уже два в тридцатой степени, то есть 1 миллиард 73 миллиона 741 тысяча 834 копии. Такую кучу ДНК уже способны засечь приборы. Всё, участие мышей не требуется. И тут пришла мысль, что вот так можно размножать любой фрагмент ДНК. Если в пробе попался кусочек ДНК бактерии, он скопируется 1073741824 раза, и мы легко установим наличие инфекции. Это озарение так взволновало Кэри, что он чуть не въехал в лесовоз. Несмотря на усталость, той ночью Муллис не сомкнул глаз.
За уикэнд он разрисовал схемами своей полимеразной цепной реакции всю бумагу на даче. Дженнифер не отвлекала его, потому что поставила себе цель успеть как следует загореть на пруду. Изобрёл принцип циклического клонирования in vitro, назвал процесс полимеразной цепной реакции ПЦР , тиражирование генетического материала — амплификацией, а программируемый прибор для его проведения — амплификатором. Фото сделано в 1991 году после присуждения премии канадского фонда Гэрднера. За рулём такой машины майской ночью 1983 года Муллис придумал процесс полимеразной цепной реакции. Справа внизу: хайвей 128 в районе Мендосино — здесь по пути на дачу Муллис испытал историческое озарение. В эти два дня было выпито ведро.
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. Для взятия крови в лаборатории ИНВИТРО в настоящее время применяются вакуумные системы, которые с одной стороны минимально травмируют пациента, а с другой - позволяют произвести взятие материала таким образом, что он не контактирует ни с персоналом, ни с окружающей средой. Это позволяет избежать контаминации загрязнения материала и обеспечивает объективность анализа ПЦР. Словарь ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота - биологический полимер, один из двух типов нуклеиновых кислот, обеспечивающих хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. 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.
Процесс этот называется транскрипцией. Все три вида РНК тем или иным способом участвуют в синтезе белка. Однако информация по синтезу белка содержится только в мРНК. 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. 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.
Важные сведения об использовании продукции BIOplastics в ПЦР и Real Time ПЦР анализах
Экспресс-диагностика в виде ПЦР-тестирования коревой инфекции в течение 1–2 дней должна быть доступна во всех лабораториях, считает Тимаков. это когда тестируется полимеразная цепная реакция. Экспресс-диагностика в виде ПЦР-тестирования коревой инфекции в течение 1–2 дней должна быть доступна во всех лабораториях, считает Тимаков.
Можно ли в реальности по ПЦР - тестам определить и доказать ковид-19
Организация работы лабораторий, использующих методы амплификации нуклеиновых кислот при работе с материалом, содержащим микроорганизмы I — IV групп патогенности: Методические указания. Молекулярная клиническая диагностика. Херрингтона, Дж. Многочисленные открытия в области молекулярной биологии и генетики способствовали открытию ПЦР. В 1869 г.
Мишер выделил вещество из клеток гноя, которое содержало азот и фосфор. Изначально вещество назвали нуклеином, а когда были определены его кислотные свойства нуклеиновой кислотой. В 1944 г. Эвери, К.
Маклауда и М. В ходе этих экспериментов было доказано, что за трансформацией бактерий приобретением болезнетворных свойств безвредной культурой в результате добавления в неё убитых кипячением болезнетворных бактерий стоит выделенная из пневмококков ДНК. В 1952 г. Херши и М.
Чейзом был проведен эксперимент с помеченными радиоактивными изотопами ДНК и белками. В результате они выяснили, что в зараженную клетку передается только нуклеиновая кислота, а не белок, как считалось ранее. В 1949—1951 гг. Группа биохимика Э.
Чаргаффа установила количественное соотношение между различными типами азотистых оснований в составе нуклеотидов ДНК. Правила Чаргаффа и данные рентгеноструктурного анализа Розалинд Франклин сыграли решающую роль в расшифровке структуры ДНК. На основе этих данных в 1953 году Дж. Уотсоном и Ф.
Криком был установлен принцип комплементарности. Ученые сделали вывод о том, что ДНК представляет собой двойную полипептидную цепь, образующую спираль благодаря водородным связям между азотистыми основаниями аденин-тимин и гуанин-цитозин. В 1955 г. Для этого необходимо, чтобы праймер связался с цепью ДНК матрицей по принципу комплементарности.
Чтобы реакция прошла раствор должен содержать нуклеозидтрифосфаты дНТФ , которые используются в качестве «строительного материала». В 1971 г. Клеппе с соавторами определили состав реакционной смеси, и принципы использования ДНК-праймеров для получения новых копий ДНК.
По словам заместителя директора по клинико-аналитической работе ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора профессора Натальи Пшеничной, на результате анализа сказывается период заболевания, в который заболевший сдает ПЦР-тест. На ранних стадиях болезни получить положительный результат значительно выше. Если проводить тестирование в эти сроки, то можно получить отрицательный результат», — приводит слова специалиста РИА «Новости». Общую картину по тестированию на COVID-19 также дополняет тот факт, что среди новых заболевших появляются и вакцинированные люди, но они при этом выделяют вирус в меньшем количестве и не такое продолжительное время, констатировала замдиректора Московского научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии имени Г. Габричевского Татьяна Руженцова. Однако сомнительный или ложный результат может давать любая тестовая система. Эксперты неоднократно выражали мнение, что ложные результаты на коронавирус связаны связаны как с ошибками медработников, так и пациентов.
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. 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. Время стадии — 0,5 - 2 минут. ДНК-полимераза реплицирует матричную цепь, используя праймер в качестве затравки. Это — стадия элонгации. Температура элонгации зависит от полимеразы. 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. 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.
Ученые сравнили течение COVID-19 у двух групп пациентов — с положительным результатом теста и с характерными симптомами, но без лабораторного подтверждения инфекции. Авторы изучили истории болезни 3480 человек, поступивших в больницы Сеченовского университета в апреле и мае. У половины 1728 больных наличие вируса было подтверждено лабораторным ПЦР, у остальных 1748 не было надежного результата тест отрицателен или результаты не определены , но специфические признаки и состояние легких указывали на заражение коронавирусом. Специалистов интересовали демографические и физические характеристики пол, возраст, рост, вес , наличие у пациентов сопутствующих заболеваний и данные компьютерной томографии КТ — в частности, объем поражения легких и характерные для COVID-19 изменения по типу «матового стекла». Почти у всех на момент поступления в больницу была высокая температура, у многих слабость и кашель, а КТ показывала значительные изменения тканей легких.
«Вероятность обнаружить вирус снижается». Когда нужно сдавать ПЦР-тест
Информационно-аналитический портал о молекулярной диагностике и смежных областях науки и практики: молекулярной биологии и медицине. По оценкам ResearchAndMarkets, в этом году глобальный рынок тестирования методом полимеразной цепной реакции (ПЦР), включая ПЦР в реальном времени, достигнет 9,9 млрд долларов. С 2015 года он рос со среднегодовым темпом в 28,11%, а пандемия еще больше уве. ПЦР (полимеразная цепная реакция) – это метод, используемый в биохимии и молекулярной биологии для увеличения количества определенного фрагмента ДНК. это метод, имитирующий естественную репликацию ДНК и позволяющий обнаружить единственную специфическую молекулу ДНК в присутствии миллионов других молекул. 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. ПЦР расшифровывается как полимеразная цепная реакция. Данная реакция обеспечивает многократное воспроизводство определённых участков ДНК.
Цепная реакция: топ-инноваций на рынке тестирования методом ПЦР
это метод, имитирующий естественную репликацию ДНК и позволяющий обнаружить единственную специфическую молекулу ДНК в присутствии миллионов других молекул. Полимеразную цепную реакцию (ПЦР) сперва использовали только для амплификации определенных фрагментов ДНК. Полимеразная цепная реакция (ПЦР). Принцип полимеразной цепной реакции Слева: упрощённая схема удвоения ограниченного праймерами фрагмента молекулы ДНК в процессе ПЦР, с диапазонами рабочих температур каждой стадии. — первый русскоязычный информационно-аналитический портал о молекулярной диагностике и смежных областях науки и практики. |. Метод ПЦР в реальном времени может быть использован для быстрого и эффективного анализа однонуклеотидных полиморфизмов, связанных с развитием миомы матки.
ПЦР-тест — что это такое простыми словами, что показывает ПЦР анализ и когда назначается
Определение продукта можно проводить в конце каждого цикла, перед стадией денатурации. Это может потенциально помешать точности мониторинга целевой последовательности [6]. Специфическое определение: флуоресцентный репортерный зонд [ править править код ] кПЦР с использованием флуоресцентного зонда Флуоресцентные зонды обнаруживают только ДНК-содержащую последовательность, комплементарную зонду; следовательно, использование репортерного зонда значительно повышает специфичность и позволяет повысить точность измерения в присутствии других дцДНК. Однако флуоресцентные репортерные зонды не предотвращают ингибирующий эффект димеров праймера, которые могут подавлять накопление целевых продуктов реакции [7]. Можно также использовать несколько зондов, у которых флюорофоры имеют разные спектры испускания. В таком случае появляется возможность в одной пробирке зарегистрировать сигнал от разных молекул ДНК. Метод носит название множественной ПЦР англ. Метод основан на введении комплементарного продукту амплификации ДНК-зонда с флуоресцентным репортером на одном конце зонда и гасителем флуоресценции на противоположном. Когда гаситель находится в непосредственной близости от репортера, он поглощает сигнал и репортер не даёт флуоресценции. Во время амплификации целостность зонда нарушается и репортер можно обнаружить по флуоресценции после возбуждения лазером.
Следовательно, увеличение количества продукта, с которым связывается репортерный зонд в каждом цикле ПЦР, вызывает пропорциональное увеличение флуоресценции. Метки могут флуорессцировать в фазе элонгации или в фазе отжига ПЦР [4]. Если последовательность зонда не очень длинная, то даже в связанном с ДНК состоянии они будут взаимодействовать друг с другом, и не будет испускаться флуоресценция. В результате этого процесса и флюорофор, и его гаситель попадут в раствор, где вероятность нахождения этих веществ рядом будет небольшой, и флуоресценция восстановится [4]. Метки, работающие в фазу отжига : Флуорогенная шпилька — небольшая одноцепочечная молекула ДНК, которая в свободном состоянии способна образовывать особую пространственную структуру ДНК — шпильку. На один конец цепочки пришивают флуорофор, а на второй — вещество, его гасящее. Последовательность зонда комплементарна ДНК-мишени. В таком случае те молекулы зонда, которые плавают в растворе, не будут давать флуоресцентный сигнал, а связавшиеся с молекулами ДНК будут претерпевать конформационные изменения, в результате которых произойдёт пространственное разнесение флуорофора и его гасителя и восстановление флуоресценции. Регистрацию целесообразно проводить после денатурации [4].
В том числе РНК его разрушенное. И делаем мазок из носо- и ротоглотки и обнаруживаем там РНК. И очень много таких случаев, на самом деле Антон Ершов Доктор медицинских наук, практикующий врач, профессор Он объяснил, что у разных людей с разной скоростью обновляются клетки слизистой оболочки носоглотки и ротоглотки, и у некоторых части погибшего SARS-Cov-2 сохраняются в верхних дыхательных путях по несколько недель. У меня есть случаи, когда пациент был два с половиной месяца ложноположительный по ПЦР, это было в первую волну.
Подходящие полимеразы были выделены, и даже несколько: Taq из бактерий Thermus aquaticus , Pfu и Pwo из разных архей. Первая имеет недостаток в точности копирования, но две других работают гораздо медленнее, поэтому Taq-полимераза используется сейчас в смеси с Pfu. Кэри Муллис и компания «Цетус» запатентовали полимеразу, а затем права на патент выкупила компания Хофман-Ла-Рош. Далее выяснилось, что она была описана советскими учеными: биохимиками А. Калединым, А. Слюсаренко и С.
Если донорный флуорофор поглощает энергию света, он повышает свой энергетический уровень до уровня возбужденного состояния. Процесс возврата в основное состояние сопровождается выделением энергии в виде флуоресценции, которую и фиксирует фотодетектор амплификатора для ПЦР в реальном времени. Помимо повышенной точности, чувствительности и быстроты, метод обеспечивает надежную оценку количества наработанного продукта.
Он позволяет отслеживать зависимость между изначальным количеством целевой ДНК и количеством синтезированных в ходе реакций ампликонов — копий целевой ДНК [3]. Количество молекул ДНК, доступных в исходной смеси, определяет количество ампликона, генерируемого после заданного количества циклов ПЦР. Если в начале процесса ПЦР присутствует всего несколько молекул ДНК, то ампликонов будет синтезированно относительно мало. Напротив, если исходных молекул большое количество, то и количество продукта будет выше. 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.
Капельная цифровая ПЦР (ddPCR)
Полимеразная цепная реакция — это молекулярный метод, имитирующий процесс репликации дезоксирибонуклеиновой кислоты для амплификации определенных сегментов ДНК in vitro. ПЦР — полимеразная цепная реакция, способная обнаружить любой патоген в пробе, если там присутствует хотя бы малейшая его частица. Введение При проведении такой высокочувствительной и при этом высокоспецифичной реакции, коей является полимеразная цепная реакция (ПЦР), иногда случаются как ложно-позитивные, так и ложно-негативные результаты, что представляет серьезную проблему. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – это современный инструмент диагностики разнообразных инфекций, отличающийся высокой точностью. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – наиболее информативный, точный и современный метод диагностики инфекционных заболеваний, позволяющий обнаружить возбудителя в организме пациента, даже если количество вредоносных клеток исчисляется единицами.