Молекулярно-биологические исследования с применением метода полимеразной цепной реакций (ПЦР). Встречаемость Enterococcus spp и генов обуславливающих резистентность, при анализе методом ПЦР в реальном времени. метод применяется в медицине, биологии, ветеринарии, криминалистике, санитарной службе и других отраслях деятельности человека. Исследования, проводимые одним из широко применяемых методов – методом, основанным на полимеразной цепной реакции (ПЦР), являются наиболее точными и достоверными. В качестве материала для исследований методом полимеразной цепной реакции выступают кровь, моча, слюна, мокрота, ликвор, биоптаты тканей, соскобы со слизистых оболочек.
Сколько стоит сдать ПЦР-анализ
К первому типу относятся микробиологические исследования и молекулярная диагностика, ко второму - серологические и иммунохимические исследования. Микробиологические исследования Бактериоскопический метод мазок на инфекции Мазок бактериоскопический метод - самый распространенный метод лабораторной диагностики. При бактериоскопическом методе анализ выполняется с помощью светового микроскопа. Исследуемый материал вносят в каплю физраствора, тщательно размешивают и распределяют по стеклу. Должно наступить хорошее окрашивание частей клеток и бактерий в разные цвета, чтобы оценить состав выделений из уретры, влагалища и шейки матки. Анализ соскоба из уретры или влагалища в гинекологии позволяет определить: - количество лейкоцитов их повышение говорит об инфекции, но у здоровых женщин небольшое число лейкоцитов присутствует во флоре ; - количество эритроцитов основной показатель воспалительного процесса при повышенном количестве ; -состав флоры у женщин он зависит от менструального цикла, но активность клеток говорит о нарушении микрофлоры ; - наличие трихомонады, гонококков, грибка — основная цель для выявления возбудителя инфекций; - наличие лактобацилл их отсутствие говорит о нарушенной микрофлоре.
Также мазок определяет степень чистоты влагалища женщины: 1 и 2 степень — характерна для здоровой флоры, а 3 и 4 — выявляет кольпит, воспаление. Преимущества данного метода состоят в простоте, доступности и быстроте получения результатов 30 - 60 мин и менее.
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. 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. 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. Этот процесс называется ПЦР с обратной транскрипцией. 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.
Вирусы хранят свою генетическую информацию в другой нуклеиновой кислоте — РНК. 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. 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, то есть «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. 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. 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.
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. 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. 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.
Диагностика COVID-19: обзор основных методов
Анализ методом ПЦР – это диагностический метод, позволяющий выявить наличие возбудителя заболевания в организме даже, если он присутствует в минимальных количествах. Материалом для исследования методом ПЦР служит ДНК возбудителя. Подчеркнем, что это исследование не направлено на выявление COVID-19 и не заменяет ПЦР-тест. Анализ методом ПЦР основан на обнаружении в материале исследования небольшого фрагмента ДНК возбудителя той инфекции, которую подозревает врач. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – современный метод исследования, основанный на увеличении малых концентраций фрагментов нуклеиновой кислоты в пробе. В качестве материала для исследований методом полимеразной цепной реакции выступают кровь, моча, слюна, мокрота, ликвор, биоптаты тканей, соскобы со слизистых оболочек.
Анализ ПЦР: суть метода и его преимущества
С появлением секвенирования нового поколения метод ПЦР утрачивает клиническую важность при необходимости исследования широкой панели генов. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — метод молекулярной биологии. В 1986 году метод полимеразной цепной реакции был существенно улучшен. Согласно внесенным изменениям в санитарные правила, при контакте с зараженным коронавирусной инфекцией тест на COVID-19 методом ПЦР следует делать только при появлении симптомов. Молекулярно-биологические исследования с применением метода полимеразной цепной реакций (ПЦР).
Что такое анализ ПЦР?
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. Сначала, с помощью того же фермента обратной транскриптазы, которую используют для изготовления библиотек клонов кДНК, на основе интересующей мРНК синтезируется однонитевая кДНК. Один из олигонуклеотидов запускает синтез второй нити кДНК, полученная двойная спираль затем служит в качестве объекта ПЦР. ПЦР, по сравнению с любым другим методом анализа, чрезвычайно чувствительная, более быстрая, менее дорогая и нетребовательная к образцам пациентов методика.
Экспресс-тесты на COVID-19 достаточно просты в использовании, а их проведение не требует специальной лаборатории и больших временных затрат результат бывает готов через 15-30 минут. Специальных навыков для проведения экспресс-тестирования также не требуется. По этой причине экспресс-тесты часто используются в учебных заведениях, на рабочих местах, в пунктах экспресс-тестирования в общественных местах, а также непосредственно на приёме врача. Если в результате исследования антигены коронавируса не обнаружены, это означает, что на момент проведения теста пациент не инфицирован. Однако чувствительность экспресс-теста несколько ниже, чем у метода ПЦР.
В 1953 году исследователи Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик опубликовали работу 2 , которая внесла существенный вклад в понимание структуры ДНК — молекулы, в которой зашифрована уникальная для каждого организма генетическая информация. Именно эта информация является ключом как к определению вида организма, что необходимо для детектирования патогена, так и к выявлению генетических особенностей и заболеваний человека методом ПЦР. В 1950-х гг. Артур Корнберг изучал механизмы репликации, или самоудвоения, ДНК. Ему же удалось впервые осуществить синтез ДНК вне живой клетки, в пробирке. А в 1957 ученый вместе со своей научной группой выделил из бактерии Escherichia coli первую ДНК-полимеразу 3 — ключевой фермент, обеспечивающий синтез ДНК. В 1960-х Хар Гобинд Корана продолжил изучение механизмов синтеза нуклеиновых кислот. В частности, в его лаборатории впервые синтезировали целый ген. Корана продемонстрировал, что такой искусственно созданный фрагмент ДНК нормально функционирует, встроив его в геном Escherichia coli 4. Кроме того, исследователь занимался расшифровкой генетического кода и его роли в синтезе белков. Позднее, в 1976 году из этой бактерии был выделен особый тип ДНК-полимеразы: Taq-полимераза 6. В 1971 году Хьель Клеппе с коллегами представили теоретическое описание механизма создания множества копий заданного фрагмента ДНК, или амплификации 7. Этот механизм очень близок к тому, что предложил в 1984 году создатель ПЦР Кэри Муллис для своей методики. В связи с этим ему иногда приписывают первенство в изобретении технологии ПЦР. В 1977 году Фредерик Сенгер разработал метод определения нуклеотидной последовательности ДНК секвенирование по Сенгеру , который основан на достройке второй ДНК цепи мечеными нуклеотидами, что позволяет однозначно детектировать их порядок. Эти и другие открытия подготовили почву для того, чтобы в 1984 году Кэри Муллис предложил технологию, позволяющую специфически амплифицировать короткие ДНК-фрагменты в искусственных условиях — метод ПЦР. Хронологическая последовательность ключевых открытий, которые послужили основой для создания технологии ПЦР.
Мазок или соскоб нельзя сдавать во время менструации. Пациент, принимающий какие-либо лекарственные препараты или БАД, должен сообщить об этом врачу: возможно придется остановить курс приема, так как действующие вещества средства могут исказить результаты лабораторного анализа. Сейчас наиболее распространенным способом проведения анализа является ПЦР в реальном времени — этот метод практически не допускает ложноположительных результатов, к тому же срок обработки образцов при исследовании таким способом сокращается — результат можно получить уже через час. Отрицательный означает, что следов враждебной ДНК не обнаружено и человек здоров. Положительный подразумевает наличие фрагментов ДНК возбудителя болезни — это значит, что человек заражен и ему требуется лечение. Нередко ПЦР-диагностика дает положительный результат, но пациент не чувствует никакого недомогания, а признаки болезни отсутствуют. Значит, заболевание находится на очень ранней стадии развития. В этом случае необходимы дополнительные исследования и лечение. Если заболевание было диагностировано на столь раннем этапе, следует начинать терапию как можно скорее, ведь чем дальше зайдет болезнь, тем сложнее будет ее вылечить. ПЦР-диагностика инфекций невероятно точна: она позволяет обнаружить возбудителя болезни, даже если в пробе находится всего одна-единственная молекула его ДНК[12]. Именно это качество сделало ПЦР-анализ одним из эффективнейших диагностических инструментов как для определения наличия инфекции, так и для контроля за ходом лечения.
Микробиологические исследования
Но с течением времени и усовершенствованием технологий, благодаря иммуноферментному анализу, стало возможным определять, кроме наличия или отсутствия патологических изменений в организме, вызванных конкретным возбудителем, вдобавок количество инфекционных агентов. Исследование при помощи ИФА применяется еще для выявления разнообразных онкомаркеров и стадий онкологического процесса. А также к иммуноферментному исследованию прибегают для диагностирования заболеваний эндокринной системы и установления уровня гормонов, отвечающих за то или иное заболевание. Иммуноферментный анализ представляет собой одно из интенсивно развивающихся течений синтетической энзимологии. ИФА сформирован на избирательном отклике специфических иммунологических взаимодействий между антигеном и антителом. Установление образовавшегося комплекса антиген-антитело выполняют с использованием особого фермента, который служит в качестве метки, регистрирующей сигнал взаимодействия. Преимущества ИФА при диагностике патологических процессов: Специфичность иммуноферментного анализа на высоком уровне.
Достаточная простота и чувствительность метода ИФА. Высокая каталитическая активность, способствующая выявлению метки во время реакции антиген-антитело при минимальной концентрации возбудителя. Стабильность при образовании комплексов антиген-антитело. Процесс «узнавания» анализируемого комплекса чувствительным к нему иммуноглобулином осуществляется в количественном соответствии. Используется два подхода для количественной оценки анализируемых иммунных комплексов.
В точках, содержащих анализируемую ДНК, происходит амплификация с образованием молекулярных колоний. Вторая полимераза необходима для коррекции ошибок, внесённых первой, так как Taq-полимераза останавливает синтез ДНК, если был добавлен некомплементарный нуклеотид.
Этот некомплементарный нуклеотид удаляет Pfu-полимераза. Смесь полимераз берётся в отношении 50:1 или даже меньше 100:1, где Taq-полимеразы берётся в 25—100 раз больше, чем Pfu-полимеразы. RAPD Random Amplification of Polymorphic DNA [en] , ПЦР со случайной амплификацией полиморфной ДНК — используется тогда, когда нужно различить близкие по генетической последовательности организмы, например, разные сорта культурных растений, породы собак или близкородственные микроорганизмы. В этом методе обычно используют один праймер небольшого размера около 10 п. Этот праймер будет частично комплементарен случайным участкам ДНК исследуемых организмов. Подбирая условия длину праймера, его состав, температуру и пр. Групп-специфическая ПЦР group-specific PCR — ПЦР для родственных последовательностей внутри одного или между разными видами с использованием консервативных праймеров к этим последовательностям.
Например, подбор универсальных праймеров к рибосомальным генам 18S и 26S для амплификации видоспецифического межгенного спейсера: последовательность генов 18S и 26S консервативна между видами, поэтому ПЦР между этими генами будет проходить для всех исследуемых видов. Противоположностью этому методу является уникальная ПЦР unique PCR , где задача состоит в подборе праймеров для амплификации только одной последовательности изо всех родственных. ПЦР с использованием горячего старта [en] hot start PCR — модификация ПЦР с использованием ДНК-полимеразы, в которой полимеразная активность блокируется при комнатной температуре антителами или имитирующими антитела небольшими молекулами типа Affibody [en] , то есть в момент постановки реакции до первой денатурации в ПЦР. Удобен при создании библиотеки вариантов в случае, когда фрагмент ДНК слишком велик для химического синтеза.
Благодаря ИФА, реально подтвердить или опровергнуть факт распространенности инфекционного процесса в любом участке организма. Метод ПЦР же предназначен для обнаружения возбудителя только в исследуемом образце, то есть биологических жидкостях, фрагментах органов и тканей, которые были предоставлены для исследования. Для проведения иммуноферментного анализа пригоден абсолютно любой материал для исследования кровь, моча, слюна, частички органов и тканей.
Потому как иммуноглобулины при ответе организма на проникновение возбудителя могут находиться где угодно. Для исследования путем полимеразной цепной реакции берется тот биологический материал, где предположительно может присутствовать возбудитель. Как видно из перечисленных особенностей каждого лабораторного исследования различия между ИФА и методом ПЦР существенные. Если коротко сформулировать, то ИФА направлен на обнаружение продуктов жизнедеятельности белков-маркеров. А ПЦР нацелен на установление конкретного возбудителя, который может относиться к группе бактерий, вирусов или грибков. С той лишь целью, чтобы сразу получить полномасштабную клиническую картину о происходящих патологических процессах внутри организма пациента. Теперь, если когда-нибудь станет выбор, какой вид диагностики предпочесть ПЦР либо ИФА, у человека, ознакомившегося с предложенной информацией, вопросов не возникнет.
Когда речь идет о здоровье, дабы не допустить развития инфекционного процесса до неизлечимой стадии. Лучше сделать полное обследование, чтобы обнаружить инфекцию как можно раньше и провести своевременное лечение.
На каждом цикле амплификации синтезированные ранее фрагменты вновь копируются ДНК-полимеразой. Благодаря этому происходит многократное увеличение количества специфических фрагментов ДНК, что значительно упрощает дальнейший анализ. Методика проведения анализа с использованием метода ПЦР включает три этапа: 1. Амплификация специфических фрагментов ДНК. Детекция продуктов амплификации. Суть пробоподготовки заключается в экстракции извлечении ДНК из биопрепарата и удалении или нейтрализации посторонних примесей для получения препарата ДНК с чистотой, пригодной для постановки реакции амплификации. В настоящее время существуют различные методы выделения нуклеиновых кислот: экспресс -метод, выделение НК при помощи осаждения на носителе, фенольно-хромофорный метод метод Хом-чинского.
Амплификация - увеличение количества ампликонов в ходе многократно обычно 30-50 раз повторяющихся циклов раундов денатурации, гибридизации и удлинения цепей. Процесс синтеза катализируется ферментом Тад-полимеразой.
Чем отличается диагностика ПЦР от ИФА
читайте в медицинском журнале клиники Адмиралтейские Верфи. один из наиболее чувствительных и надежных количественных методов анализа экспрессии генов. ПЦР (полимеразная цепная реакция) — это молекулярно-биологический метод, в основе которого лежит амплификация (то есть многократное увеличение) фрагментов ДНК в биоматериале. Анализ методом ПЦР основан на обнаружении в материале исследования небольшого фрагмента ДНК возбудителя той инфекции, которую подозревает врач.
ПЦР в режиме реального времени – новейшие технологии в диагностике инфекций
| Актуальные методы диагностики COVID-19 | Встречаемость Enterococcus spp и генов обуславливающих резистентность, при анализе методом ПЦР в реальном времени. |
| Что такое анализ ПЦР? - статья лаборатории ДНКОМ | диагностика) считается одним из самых современных и точных методов молекулярной диагностики различных инфекций, в том числе урологических и гинекологических заболеваний. |
Микробиологические исследования
ПЦР называют прямым методом, поскольку он выявляет возбудителя, а не иммунную реакцию организма, и является подтверждающим методом в диагностике инфекционных заболеваний. Исследования, проводимые одним из широко применяемых методов – методом, основанным на полимеразной цепной реакции (ПЦР), являются наиболее точными и достоверными. Метод ПЦР позволяет выявить наличие определенной ДНК последовательности с мутацией и подтвердить диагноз. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) позволяет всего в течение нескольких часов обнаружить возбудителя инфекции, причем выявить можно даже 1-2 молекулы среди огромного количества. Полимеразная цепная реакция (ПЦР). Главное отличие ПЦР от других методов диагностики – тест-система определяет ДНК вируса.