Полимеразная цепная реакция (ПЦР) и ее применение

Насколько точна ПЦР диагностика инфекций?

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

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

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

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

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

Суть метода

Полимеразная цепная реакция позволяет быстро скопировать и воспроизвести ДНК-цепочки микроба, который вызвал заболевание. Для того, чтобы процесс шел быстро, используют специальные ферментные препараты, ускоряющие репликацию и постройку цепочки нуклеотидов.

После того, как процедура происходит в полном объеме, присутствие в пробе возбудителя увеличивается в миллионы раз, после чего его выявление и идентификация не составляют проблемы.

Лаборант может сравнить полученный образец с представленными в базе данных и безошибочно назвать его, а также определить его исходное количество.

Кроме того, методика позволяет клонировать отдельные участки цепи ДНК, вызывать в них необходимые мутации, объединять и комбинировать участки между собой.

Разновидности ПЦР-анализов

Вариаций такой ПЦР диагностики существует много. Выбор определенного метода зависит от многих факторов: предположительного диагноза, возможностей доступных лабораторий, метода взятия материала и пр.

полимеразная цепная реакция гинекология

Наиболее часто используются такие разновидности ПЦР:

  • вложенная;
  • ступенчатая;
  • с горячим стартом;
  • виртуальная;
  • ассиметричная;
  • в реальном времени и т. д.

Преимущественно используют ПЦР в реальном времени, так как способ характеризуется самыми точными результатами и максимальной скоростью обработки данных. После его применения заключение готово через час-два.

Если врач выдает направление на обследование с применением полимеразной цепной реакции, то он должен уточнить, какой именно биоматериал необходимо предоставить пациенту и каким образом подготовиться к отбору пробы.

Анализ крови

Кровь в качестве биоматериала для тестирования берут при подозрении на ВИЧ, вирусный гепатит, токсоплазмы, половой герпес и цитомегалию. Для большинства этих патогенов до использования этого метода диагностика базировалась на выявлении антител к возбудителю, что сильно затягивало время обнаружения микробов в тот период, когда антитела еще не вырабатываются.

Перед сдачей крови для диагностики в данном случае не нужны особые приготовления, но лучше, если проба будет отобрана натощак. Единственное обстоятельство, способное серьезно исказить результаты — прием антибиотиков, поэтому сдаче должен предшествовать временной отрезок после приема подобных лекарств в несколько дней или недель в зависимости от типа антибиотика.

В самых современных клиниках в последнее время для отбора крови на ПЦР используют вакуумные системы, которые минимально повреждают кожные покровы и сводят к минимуму вероятность попадания в пробу загрязняющих агентов из воздуха, инструментов или рук лаборантов.

Анализ мазка

Используется как в гинекологии, так и в венерологии для определения заболеваний, передающихся половым путем. Часто назначают ПЦР мазка во время беременности для выявления скрытых факторов, способных негативно повлиять на формирование плода или ход беременности.

Подготовка к отбору материала заключается в том, чтобы полностью исключить половые контакты за несколько суток до процедуры. Проводить спринцевания марганцовкой или настоями трав тоже нельзя. На протяжении критических дней и 2-х дней после них мазок на ПЦР-анализ не берется.

Отбор биоматериала производят в лаборатории из влагалища, шейки матки, цервикального канала или уретры.

ПЦР-анализ мазка позволяет выявить патоген, который устойчив к определенному виду антибиотиков. Кроме того, показаниями к такому виду диагностического обследования выступают:

  • осложненная беременность без видимых причин;
  • острое течение венерической болезни;
  • предположительное хроническое течение венерического заболевания;
  • выявление причин бесплодия или самопроизвольных абортов.

Анализ кала

Анализ кала с применением полимеразной цепной реакции назначается специалистом для уточнения наличия инфекции. Подготовка к отбору пробы кала для ПЦР заключается в следующем:

  • исключить за несколько суток слабительные средства в виде любых свечей, масел или оральных медикаментов;
  • не употреблять накануне лекарства или продукты, которые придают калу выраженную окраску.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) и ее применение

Материал для ПЦР-определения лучше всего доставить в специальном контейнере для кала с палочкой. Внутреннее пространство контейнера стерильно, поэтому протирать или промывать его не следует. Во время отбора образца важно отслеживать, чтобы не задеть внутреннюю поверхность приемника, также в пробе не должно быть следов мочи. Перед отбором запрещено применение клизм.

Анализ мочи

Такое исследование с помощью ПЦР позволяет извлечь ДНК образец вируса или бактерии. Забор мочи лучше проводить утром натощак. Лучше всего, если это будет происходить непосредственно в лаборатории.

Обязательные условия подготовки для получения результатов исследования мочи в лаборатории полимеразной цепной реакции:

  • выдержать 3 недели после приема антибиотиков;
  • перед отбором жидкости не пить и не есть;
  • запрет вагинального секса за сутки до сдачи пробы;
  • в контейнер нужно поместить первую порцию материала после пробуждения.

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

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

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

Сферы применения

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) и ее применение

Самое большое распространения ПЦР-диагностика получила в медицине. С помощью нее можно определить вирусные, инфекционные, наследственные болезни, причем сделать это можно не только в активной фазе, но и сразу после заражения.

Области медицины, в которых метод ПЦР активно используется для диагностики:

  • урология и гинекология — для обнаружения большинства венерических заболеваний (уреаплазмоз, герпес, сифилис, гонорея, гарднереллез, трихомониаз, хламидиоз, ВИЧ, микоплазмоз, папилломавирус человека, кандидоз и пр.);
  • пульмонология — при туберкулезе или пневмониях бактериальной или вирусной природы;
  • гастроэнтерология — при хеликобактериозе;
  • в гематологии — при цитомегаловирусе, различных онковирусах крови;
  • в области инфекционных болезней — для выявления дифтерии, сальмонеллеза, мононуклеоза, листериоза, гепатитов вирусного происхождения, энцефалита;
  • в онкологии — для определения рака груди, лейкемии, лимфомы.

Этот метод применяют и в неонатологии, педиатрии, офтальмологии, неврологии — практически в любой отрасли медицины он оказался необходим.

На видео подробно рассказано, какие инфекции можно выявить с помощью  полимеразной цепной реакции.

Помимо медицины способ ПЦР используется и в других сферах:

  • Криминалистика и судебная медицина — помогает установить личность преступника посредством сравнения генетического материала подозреваемого человека с образцами, найденными на месте совершения преступления.
  • Установление отцовства — сравниваются размноженные генетические наборы родителя и ребенка, находятся идентичные фрагменты, на основании чего можно судить о степени их родства.
  • Наука использует методику в ходе экспериментов, применяя генные мутации, устанавливая родство эволюционных веток отдельных организмов и т.д.

Какие биологические материалы исследуются?

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

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

ПЦР-диагностика в венерологии

Многие инфекции, вызывающие венерические болезни, на начальных стадиях очень сходны по проявлениям и симптоматике, поэтому дифференцировать их достаточно сложно. В то же время раннее определение инфекционного агента позволяет начать лечение как можно раньше и сократить время лечения до минимума, избежав развития возможных осложнений.

Полимеразная цепная реакция — эффективный механизм для определения таких групп заболеваний половой сферы:

  • бактериальные инфекции (сифилис, донованоз, гонорея, хламидиоз и пр.);
  • вирусные патологии (папилломатоз, кондиломатоз, ВИЧ, половой герпес и т.д.);
  • грибки (молочница, баланопостит и пр.)

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) и ее применение

В дерматовенерологии особенно полезно свойство данной методики находить инфекционных агентов в периоды ремиссий или при носительстве, когда человек может заражать партнеров, не имея при этом симптомов болезни.

Как подготовиться к сдаче анализа?

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

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

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

Ход анализа полимеразной цепной реакции

Анализ ПЦР происходит в 4 основных этапа:

  • подготовка материала к копированию;
  • объединение фрагмента ДНК и праймера;
  • копирование генетического набора исследуемого материала;
  • идентификация и оценка полученного ДНК-набора.

Этап 1

Образец подогревают до температуры 94-98°C в специальном приборе — амплификаторе, который программируется на выдерживание точных температур с низкой погрешностью. Заданная температура держится на протяжении минуты-двух. Это необходимо для денатурации ДНК, чтобы двойная спираль разошлась на две отдельные цепочки.

Этап 2

Температура в амплификаторе понижается до 72-75°C для того, чтобы праймер смог распознать сходный с ним участок ДНК-цепи и объединиться с ним.

Праймеры — это специальные реагенты, которые подходят только к одному виду возбудителя. Если необходимо провести анализ на несколько патогенов, то в образец добавляют необходимое количество праймеров.

На этой стадии ДНК реплицирует свою матрицу, используя праймер.

Возможности лаборатории ограничены наличием праймеров для определенных микроорганизмов, поэтому диапазон возможностей определяется наличием таких образцов.

Этап 3

В этом отрезке происходит увеличение генетического материала возбудителя. К праймеру с матрицей приближается фермент и воспроизводит новую цепь ДНК, идентичную той, которая содержалась в первоначальной цепочке.

Когда синтез окончен, завершается один полный цикл полимеразной цепной реакции. По времени он продолжается в среднем до 3 минут. За это время происходит удваивание материала. Дальнейшее увеличение количества цепочек происходит в геометрической прогрессии, и к окончанию анализа успевает пройти 50-80 циклов.

Этап 4

Этап, требующий внимательности и особой тщательности со стороны персонала.

Определение микроорганизма происходит с использованием электрофореза или меток, наносимых окраской. При использовании электрофореза определяющим моментом становится длина фрагментов ДНК, а при использовании меток — развитие окраски в ходе ферментативной реакции.

Сама реакция является химически несложной. Источником ДНК для реакции может послужить капля крови, волос, кусочек кожи, и т.д. В теории, для проведения реакции требуются нужные реагенты, пробирка, проба из биологического материала и источник тепла.

Полимеразная реакция позволяет выявить инфекцию, даже если в пробе с биологическим материалом находится всего одна или несколько ДНК-молекул возбудителя.

Во время протекания реакции, благодаря ферменту ДНК-полимеразы, происходит удвоение (репликация) участка ДНК. Сама же дезоксирибонуклеиновая кислота (сокращенно ДНК) важна для нас тем, что обеспечивает хранение и передачу дочерним клеткам генетической информации. ДНК имеет вид спирали, которая состоит из повторяющихся блоков. Эти блоки составляют нуклеотиды, которые являются наименьшей частицей ДНК. Нуклеотиды образуются из аминокислот.

Процесс репликации участков ДНК происходит во время повторяющихся циклов. В каждый такой цикл копируется и удваивается не только исходный фрагмент ДНК, но и те фрагменты, которые уже удвоились в прошлый цикл амплификации. Все это напоминает процесс геометрической прогрессии.

Существует:

  • Естественная амплификация (то есть процесс копирования и размножения ДНК), которая происходит в нашем организме и является детерминированным, предопределённым процессом.
  • Искусственная амплификация, которая происходит благодаря полимеразной цепной реакции. В этом случае процесс копирования является управляемым и позволяет удвоить даже короткие участки нуклеиновой кислоты.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) и ее применение


После завершения каждого цикла копирования, количество фрагментов нуклеиновой кислоты возрастает в геометрической прогрессии. Именно поэтому сам процесс называют «цепной реакцией».

Спустя тридцать — сорок циклов число фрагментов достигает нескольких миллиардов.

Для амплификации in vitro (в пробирке) необходимо, чтобы в биосреде, взятой для диагностики, присутствовал специфический чужеродный фрагмент ДНК (то есть ДНК не пациента, а возбудителя). Если в созданном растворе не будет находиться специфический фрагмент – цепная реакция под действием полимеразы не пойдет. Этим и объясняется факт высокой специфичности ПЦР.

Расшифровка анализа ПРЦ

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

  • Отрицательный результат показывает, что в диагностируемом материале отсутствует искомый инфекционный возбудитель.
  • Пцр положительный обозначает, что в организме человека присутствует ДНК или РНК возбудителя.

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

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) и ее применение

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

Интерпретация результатов

Расшифровку результатов диагностики проводит специалист, направивший пациента на ПЦР-исследование. В протоколе, выданном лабораторией, может фигурировать отрицательный или положительный результат ПЦР:

  • Отрицательный — случай, в котором не обнаружено фрагментов возбудителя предполагаемой болезни, то есть человек здоров и не перенес этого заболевания в недавнем времени.
  • Положительный — в пробе обнаружены РНК или ДНК патогена и человек нуждается в лечении.

Вооружившись результатами ПЦР-диагностики, врачу будет легко определить перечень необходимых мер лечения.

Точность ПЦР-диагностики сделала эту методику незаменимой в диагностировании огромного перечня заболеваний и позволила эффективнее выявлять и ликвидировать патогенные процессы, происходящие в организме человека.

ПЦР анализ: цена и сроки

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

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

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

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
WomanGinekol.ru
Adblock detector