Пцр результаты расшифровка

Пцр результаты расшифровка

ПЦР — диагностика инфекций, современный и высокоточный способ выявления различных инфекционных заболеваний. Чем же он отличается от других анализов?

ПЦР исследование: основные преимущества

Расшифровывается эта аббревиатура как «полимеразная цепная реакция». Ее, как гласит Википедия, изобрел в 1983 году Кэри Мюллис, американский ученый. За свое открытие он получил Нобелевскую премию.

Некоторое время ПЦР использовали лишь в научных целях, после ее успешно заимствовала медицина. Суть исследования заключается в распознавании возбудителя инфекции на уровне ДНК и РНК. Каждый возбудитель, внедряясь в ДНК, изменяет его структуру по определенному типу. Именно по виду измененной ДНК лаборанту становится ясно, какое заболевание прячется в организме человека. Среди остальных преимуществ ПЦР:

  1. Выявление первопричины инфекции, оставившей «следы» в ДНК. При сочетании нескольких болезней выявить то, с которого все началось, трудно. А для правильной постановки диагноза и подбора эффективного лечения, цепная реакция имеет колоссальное значение;
  2. Устанавливается на ПЦР не только измененная ДНК, но и конкретный участок трансформации. Это необходимо для исключения сомнений по поводу ложных инфекций;
  3. ПЦР-диагностика настолько чувствительна, что обнаруживает даже единичные бактерии и вирусы. Они могут оставаться в крови после неправильно назначенного лечения или незапланированного прерывания приема лекарств. Минимально диагностируемое количество при расшифровке ПЦР — 10 клеток-возбудителей. Другие методики тестирования не столь действенны;
  4. Патогенные микроорганизмы обнаруживаются даже при отсутствии выраженных симптомов ЗППП. Обнаруженное на раннем этапе такое заболевание лечится не так длительно, как запущенные его формы;
  5. Результаты ПЦР больной получает на руки довольно быстро. На диагностику инфекций уходит не более 4-6 часов. Вкупе с расшифровкой весь процесс отнимает не более 1-2 дней;
  6. Взятого единожды ДНК-материала хватает для проведения 5-6 проб. Больному не придется сдавать мазки несколько раз;
  7. ПЦР и исследование инфекций не стоит на месте, данная сфера постоянно развивается. Изобретаются новые тест-системы повышенной чувствительности, снижается стоимость проведения исследования. Если раньше оно было доступно только жителям мегаполисов, то теперь без него не мыслят определение болезни врачи стационарных поликлиник в регионах.

Особенности метода ПЦР:

  1. Точность (ошибки минимальны и частота их не превышает 0,01%);
  2. Чувствительность (тест «вычисляет» единичные бактерии в крови и мазках);
  3. Специфичность (ПЦР выявляет инфекции, часто вовсе не проявляющие себя до тяжелой стадии);
  4. Уникальность (анализы результативны в ситуациях, когда другие исследования ничего не обнаруживают).

Результаты анализа ПЦР

Как работает метод цепная реакция, как подготовиться к анализу?

Цепная реакция в лабораторных условиях предполагает многократное размножение разных участков ДНК и РНК с целью нахождения того самого нарушенного звена. Амплифицируются (удваиваются) кислоты при помощи ферментных препаратов. Используя ферменты, лаборант получает достаточное число копий патогенного участка ДНК для сравнения ПЦР его с образцами тех или иных болезней, спровоцированных инфекцией.

Как правило, используются биологические материалы, взятые путем забора или мазка. Для идентификации (расшифровка венерических инфекций ) на ПЦР берется мазок из влагалища, шейки матки или мочеиспускательного канала. Иногда используется также моча.

Чтобы подтвердить или опровергнуть наличие гепатита, токсоплазмоза или ВИЧ, берут кровь из вены. Кровь, забранная из пальца, часто дает ложноотрицательные результаты. Мононуклеоз диагностируют после сбора материала ил зева. Туберкулез можно выявить после сбора мокроты, которая обильно выделяется у больных в утренние часы.

Мазок из влагалища и шейки матки на ПЦР — простой анализ, пугаться которого не стоит. За 2-3 дня до его проведения нужно отказаться от половой жизни. В течение этого же времени запрещается использовать для личной гигиены гели и мыло на щелочной основе. Подмываться можно обычной теплой водой из-под крана. Последнее подмывание — вечером перед утренним посещением лаборатории или врачебного кабинета.

Лечение молочницы с помощью кремов, мазей, свечей или спреев, если оно проводится, тоже желательно прекратить. Мазок сдается в первые несколько суток после менструации или сразу после нее. Для получения более точных результатов рекомендуется не посещать туалет 2-3 часа перед забором мазка ПЦР.

У мужчин на цепную реакцию берут мазок из уретры. Биологический материал забирают с помощью стерильного зонда или ватного тампона, вводимого в мочеиспускательный канал. Во время процедуры может появиться небольшой дискомфорт или чувство жжения. Мужчинам тоже придется временно отказаться от секса и средств гигиены. За неделю до анализа прекращается лечение антибиотиками и другими препаратами. Если дискомфорт после забора сохраняется, рекомендуется скорее обратиться в поликлинику.

Допустим, в исследовании используется кровь или мазок, взятый из половых органов пациента. Генетический материал помещается в прибор-амплификатор для ПЦР, туда же добавляются ферменты. ДНК нагревается до 90-95°С до разрушения цепочки на несколько звеньев. Этот процесс называется денатурацией. Во время работы реактора из одного образца ДНК и РНК создаются тысячи пригодных для анализа (расшифровка реакции) результата его копий.

Результаты диагностики ПЦР

Цепная реакция показывает не только наличие инфекции, но и точное количество имеющихся возбудителей. Разработка последних лет — искусственное введение мутационных генов в ДНК человека с целью выявления предрасположенности к изменению генотипа.

Что выявляет диагностика инфекций ПЦР?

Расшифровка результатов анализа обычно просматривается отдельно лечащим врачом. Возможности цепной реакции позволяют подтвердить или опровергнуть наличие следующих болезней:

  1. Туберкулез.
  2. Хеликобактерная инфекция, часто становящаяся причиной болей в желудке без видимых на то причин.
  3. Кандидоз ротовой полости, влагалища, дыхательных путей и мочеиспускательного канала.
  4. Листериоз (гибель защитных клеток иммунной системы и разрушение нервной системы).
  5. Клещевой боррелиоз (вызывается патогенными бактериями, также именуется болезнью Лайма). Выяснить наличие болезни Лайма можно только благодаря ПЦР.
  6. Клещевой энцефалит (вирусное поражение центральной нервной системы).
  7. Папилломавирусная инфекция — распространенный вид урологической инфекции, легко передается посредством незащищенного полового акта. Выражается чаще всего в виде остроконечных кондилом или бородавок на половых органах. Опасен тем, что может поражать пищевод, прямую кишку и другие органы. Расшифровка результатов ПЦР дает возможность выявить вирус на зачаточной стадии, не сопровождающейся никакими внешними симптомами.
  8. Уреаплазмоз — болезнь, провоцируемая микроорганизмами Ureaplasma urealyticum. На протяжении многих лет она способна жить в человеческом теле, никоим образом себя не проявляя. Дает о себе знать при нарушении привычной микрофлоры.
  9. Гарднереллез. В норме бактерии-гарднереллы живут в женском организме, не являясь причиной проблем со здоровьем. Прием антибиотиков, частая смена половых партнеров, стрессы нарушают баланс влагалища. Появляется дисбактериоз, именуемый гарднереллезом.
  10. Хламидиоз — безусловный чемпион среди ЗППП. Вызывается вирусными бактериями-хламидиями. Ежегодно им заражается около 100 млн человек.
  11. Микоплазмоз. Острое заболевание, передающееся исключительно при сексе двух разнополых партнеров. Чаще до ПЦР-исследования скрывается под видом сальпингита или эндометрита.
  12. Трихомониаз — соперник хламидиоза по «популярности». Поддается лечению, при отказе от него инфекция приводит к бесплодию, патологиям при беременности, простатиту и циститу.
  13. Герпетические заболевания. Навряд ли больной ей человек вспоминает о том, что это за коварный враг, когда страдает от ангины или конъюнктивита. Разные типы герпеса поражают горло, половые органы, слизистые оболочки глаза и кожные покровы. Он маскируется под гнойную ангину, чесотку, то под обильное слезотечение, пока не будет проведено исследование.
  14. Цитомегаловирус. Бактерии, однажды оказавшись в организме, никогда не исчезнут. Они проникают в кровь больных СПИДом, перенесших операцию по трансплантации того или иного органа, принимающих препараты для подавления иммунитета. Симптомы: длительная лихорадка с высокой температурой, кожная сыпь, боли в мышцах. Все они являются показанием к проведению ПЦР.
  15. Инфекционный мононуклеоз — вирусная болезнь Филатова, проявляющаяся в высыпаниях, желчности склер и кожных покровов, белом налете на языке.
  16. Вирусные гепатиты А, В, С, G. Гепатиты легко переносятся и трудно диагностируются, если не применять методику данного анализа. Расшифровка ПЦР результатов помогает выявить проблему наружу, при этом зараженному может казаться, что у него обычный грипп, головные боли, тошнота, проблемы с печенью или селезенкой;
  17. ВИЧ-инфекция — тяжелое неизлечимое нарушение иммунитета, которое до открытия метода ПЦР невероятно трудно распознавалось. «Чума XX века» стремительно прогрессирует, если ее вовремя не выявить и не начать терапию поддерживающими препаратами.

Как ясно из этого списка, ПЦР диагностика дарит врачам многих узконаправленных специальностей неограниченные возможности. Применять метод можно в пульмонологии, вирусологии, инфекциологии, онкологии, гастроэнтерологии, гематологии, гинекологии и урологии.

ПЦР расшифровка: результаты

Анализы цепной реакции оцениваются только врачами индивидуально для каждого пациента с учетом имеющихся патологий и хронических болезней. Результаты анализов ПЦР указывают, как уже сказано выше, на количественные характеристики патогенных бактерий. Сверяясь с ними, врач установит степень тяжести и стадию заболевания. Исходя из этих показателей, в дальнейшем назначается дозировка препаратов и длительность курса приема.

Отрицательный результат ПЦР означает, что в забранном биологическом материале отсутствуют проявления каких-либо вирусов и инфекций. Положительный ПЦР — сигнал к тревоге. Значит, в крови и других биологических жидкостях пациента обнаружена инфекция.

Если значения минимальные, это может свидетельствовать о простом носительстве болезни, а не только об активном развитии заболевания. Простой переносчик инфекции, обнаруженный только при ПЦР, но не выказывающий никаких других симптомов, должен постоянно наблюдаться у врача.

Важно не поддаваться панике и помнить о том, что большая часть известных науке вирусов поддается лечению антибактериальными препаратами. Подбирать их и заменять один другим при неэффективности может только квалифицированный специалист, имеющий опыт в лечении той или иной болезни.

Расшифровка ПЦР может быть проведена не только по требованию врача, но и по собственному волеизъявлению. Часто его делают женщины, планирующие в ближайшее время беременность, чтобы убедиться в отсутствии венерических заболеваний. При постановке на учет в районной консультации у беременной все равно возникнет необходимость в прохождении этого типа диагностики.

Назначают ПЦР в обязательном порядке женщинам, имевшим несколько абортов или выкидышей по разным причинам. Перед ЭКО проводят анализ для устранения всех причин возможного отторжения плодного яйца.

Мужчины склонны проводить ПЦР после отпуска, во время которого имел место курортный роман или даже несколько. Диагностика помогает им не ставить под угрозу свою жизнь и здоровье потенциальных сексуальных партнерш.

Часто ПЦР становится единственным шансом для пациента избавиться от болезни на начальном этапе, когда ничтожен риск осложнений и тяжелого течения.

Результаты ПЦР и особенности их расшифровки интересуют многих людей, чьим диагнозом является подозрение на ЗППП.

Как отмечают доктора, метод обладает высокой результативностью и минимальным процентом ошибок. Поэтому зачастую используется как контрольный в диагностике инфекционных процессов.

В чем состоит суть ПЦР методики, хотят знать больные люди, и благодаря чему обеспечивается высокая вероятность получения верных результатов. Как расшифровываются полученные итоги, и есть ли связь между этим методом и другими способами диагностики?

  • Суть метода ПЦР
  • Какие материалы можно использовать для ПЦР
  • Что значит положительный результат ПЦР
  • Что значит отрицательный результат ПЦР
  • Кто из докторов выполняет расшифровку результатов ПЦР
  • Когда показатели ПЦР становятся положительными после заражения
  • Вид бланка анализов на ПЦР
  • Вероятность ошибочных итогов при ПЦР
  • Связь ПЦР с другими методиками

Суть метода ПЦР

ПЦР-методика – исследование, используемое довольно широко в современном мире. Диагностика позволяет поставить диагноз не только при инфекционных процессах, но и при генетических патологиях, некоторых онкологических недугах. Изначально ПЦР изобреталась не для применения в медицине.

В отрасль здравоохранения метод пришел из области молекулярной биологии, в которой активно использовался после своего открытия. Ученый, создавший ПЦР, получил нобелевскую премию.

Прежде чем разбираться, как расшифровывать результаты анализов ПЦР, необходимо понять, в чем основная суть методики.

На самом деле на словах все выглядит довольно просто. У пациента берется биологический материал. Затем он обрабатывается особым образом с помощью специальных химических реагентов.

Затем получившуюся смесь помещают в особую машину, которая проводит процесс амплификации. То есть многократного умножения определенных фрагментов ДНК или РНК, что удалось выявить с помощью добавления реагентов.

Когда процесс амплификации подойдет к концу, доктору остается только идентифицировать полученные результаты, чтобы поставить верный диагноз.

Главное – проявить внимательность на этапе идентификации. Но учитывая, что сегодня большую часть работы делает компьютер, все сильно упрощается.

ПЦР отличается высокой эффективностью. Ее широко применяют для того, чтобы определять наличие в организме скрытых инфекционных процессов, которые не дают положительных серологических реакций. Также скрытые инфекции обычно нельзя выявить с помощью посева или микроскопии. Поэтому зачастую ПЦР – единственный достоверный способ постановки диагноза в этом случае.

Какие материалы можно использовать для ПЦР

Часто удачность исследования зависит от того, как и какой материал брался для выполнения анализа. Однако в случае с полимеразной цепной реакцией расшифровка результатов ПЦР исследований мало зависит от биологического материала, который брался у пациента. Гораздо большее значение имеет подготовка к обследованию с помощью метода.

В качестве материала могут служить:

  • кровь, сдаваемая в соответствии со стандартными рекомендациями из вены на локтевом сгибе
  • мокрота, собираемая при откашливании
  • налет с ротовой полости, собираемый доктором в утреннее время, пока пациент еще не завтракал и не чистил зубы
  • мазок с половых органов, дающий хорошие результаты в том случае, если больной не мочился в течение нескольких часов, отказывался от сексуальных контактов несколько дней и соблюдал ряд других рекомендаций
  • исследование мочи, при котором биоматериал также предпочтительно собирать с утра, не проводя накануне гигиену половых органов
  • биоптаты органов или тканей, получаемые с помощью специальных инструментов и др.

Как отмечают врачи, материалом для ПЦР может быть совершенно любая жидкая среда организма человека.

При выборе главное помнить о том, что предпочтение отдают той среде, где с большей долей вероятности будет присутствовать возбудитель. Например, при половых инфекциях целесообразнее брать мазок с половых органов или кровь, чем мазок из ротовой полости.

Решать вопрос о том, какие материалы используются для получения результатов ПЦР в том или ином случае, лучше всего с лечащим врачом на приеме. Доктор сделает оптимальный выбор, исходя из предполагаемого у пациента заболевания.

Что значит положительный результат ПЦР

ПЦР – метод, который может похвастаться своей высокой специфичностью.

Предположим, доктор поставил себе цель обнаружить какой-то патогенный микроорганизм в теле пациента. И если тот на самом деле присутствует в теле, он будет обнаружен. При этом спутать его с каким-либо другим патогеном благодаря уникальному коду ДНК будет невозможно.

Если ПЦР положительный, значит, в организме с вероятностью почти в 100% находится возбудитель, поиск которого проводился врачом. Ведь методика рассчитана, в отличие от многих других диагностических методов, именно на поиск самих возбудителей, а не их следов.

Как отмечают доктора, при данном исследовании вероятность случайно принять один возбудитель за другой сводится к нулю. Зато существует вероятность получения положительных результатов после терапии.

Если в организме будут оставаться обломки нуклеиновых кислот. Однозначно положительной реакция чаще всего бывает, если пациент предъявляет жалобы на какие-то конкретные симптомы инфекционного процесса. Причем результат будет сохраняться даже в течение нескольких месяцев после того, как возбудитель будет полностью побежден и удален из организма.

Что значит отрицательный результат ПЦР

Если ПЦР результат отрицательный, значительное число пациентов автоматически считают, что они здоровы. Это практически правильное решение.

Ведь если итоги оказались отрицательными, значит фрагменты патогенного микроорганизма не были определены тест-системой. Из этого следует логичный вывод, что микроорганизма в теле нет.

Однако стоит учитывать, что несмотря на всю свою высокую чувствительность и специфичность, методика имеет определенный порог чувствительности. Если концентрация возбудителя на момент обследования не переходит границу этого порога, результат будет расцениваться, как отрицательные. Хотя на самом деле окажется ложным до поры до времени.

Доктора акцентируют особое внимание на том, что отрицательный результат не всегда означает отсутствие патологии. Чтобы на 100% быть уверенным в своем здоровье, пройти исследование повторно рекомендуется через несколько недель, а порой и месяцев.

Кто из докторов выполняет расшифровку результатов ПЦР

Часто среди пациентов звучит вопрос о том, какой врач будет проводить расшифровку ПЦР исследования.

В первую очередь необходимо запомнить, что доверять результаты стоит тому же медицинскому работнику, что первоначально давал направление на исследование. Связана эта рекомендация с тем, что в этом случае доктор будет представлять себе, что он ожидает увидеть в анализах. Сможет грамотно интерпретировать итоги, соотнося их с клинической картиной.

Получить направление наиболее часто можно от уролога, гинеколога или венеролога. Соответственно, после получения итогов относить бланк с результатами стоит кому-то из них. Важно помнить, что ПЦР – довольно дорогой метод диагностики. Его не принято использовать просто так, без специальных показаний к обследованию.

Среди них:

  • появление специфических для ЗППП симптомов
  • обследование перед планированием беременности или процедурой искусственного оплодотворения
  • поиск причин бесплодия и другие показания

Когда показатели ПЦР становятся положительными после заражения

Часто пациенты задают на приеме у медицинского работника вопрос о том, когда результаты ПЦР крови и мазков становятся положительными после заражения. Все зависит от того, насколько быстро конкретная инфекция сможет, размножаясь, пройти пороговую для теста концентрацию в материале.

Преимуществом ПЦР является то, что порог чувствительности у теста довольно низкий. Это значит, что выявить признаки заражения можно даже в том случае, если количество возбудителя в биологическом материале будет минимальным.

Подобная особенность дает возможность постановки диагноза даже в период инкубации, когда симптомы еще полностью отсутствуют.

Однако осечка возможна и при применении ПЦР методики. Это происходит, например, если пороговая концентрация все же не успела достичь определяемых тестом значений. В этом случае велика вероятность получения далеких от правды результатов.

Вид бланка анализов на ПЦР

Вопрос о том, как выглядит бланк результатов анализов ПЦР, весьма актуален.

Как отмечают доктора, ничего сложного во внешнем виде бумаги нет. Зачастую на документе можно обнаружить название искомого возбудителя. А напротив него пометку «обнаружен» или «не обнаружен».

В первом случае пациенту рекомендуется озаботиться собственным здоровьем. Так как анализ расценивается как положительный, а человек, как зараженный. Следовательно, ему требуется терапия.

Во втором случае чаще всего состояние пациента оценивают, как здоровое, хотя могут быть и исключения. Важно помнить, что количество возбудителей, указанных на бланке, зависит во многом от того, какое конкретно вид анализа применялся.

Если проводился поиск только одного патогенного микроорганизма, в результате будет фигурировать только его название с соответствующей пометкой. Если ПЦР проводилось сразу на несколько инфекций, что тоже возможно, в бланке будет список патологий с пометками.

Сегодня в лабораториях при комплексном анализе на группу инфекций не принято выдавать на каждый патогенный микроорганизм отдельный бланк. Их все указывают на одном листе.

Вероятность ошибочных итогов при ПЦР

Часто пациенты интересуются вопросом о том, возможно ли получение ложных результатов обследования при использовании методики. К сожалению, как отмечают врачи, ошибки хоть и редко, но случаются.

Существует, например, вероятность получить ложноположительные результаты ПЦР сразу после лечения. Объясняется это очень просто.

Терапия уже окончена, возбудитель удален из организма и не может заражать новые ткани. Однако остатки ДНК или РНК еще могут циркулировать в крови или ином диагностическом материале. В этом случае тест-система будет улавливать их и воспринимать за полноценную патологию, выдавая ложноположительный итог.

Именно поэтому рекомендуется после терапии сдавать исследование несколько раз с разными промежутками времени. Только в этом случае итоги будут достаточно объективными.

Ложноотрицательные результаты анализов ПЦР после приема антибиотиков также возможны. Происходит это в том случае, если пациент, неверно используя препараты антибактериального ряда, смазал симптомы болезни.

Не позволил микроорганизму активно размножаться в теле, но при этом и не довел его уничтожение до конца. В этом случае количество возбудителей может упасть ниже пороговой концентрации чувствительности. Это и даст неверные результаты тестирования.

Связь ПЦР с другими методиками

С помощью метода ПЦР доктора нередко подтверждают или, напротив, опровергают результаты других методов обследования, используемых для диагностики ИППП.

Например, с этой целью может использоваться ИФА.

Бывает так, что ПЦР отрицательный, а ИФА положительный. Тогда больной оказывается в замешательстве относительно своего состояния.

Доктора рекомендуют не теряться, а сначала провести оба теста повторно. Если ИФА останется положительным, а ПЦР отрицательным, с большой вероятностью заболевание в организме пациента отсутствует.

Ведь иммуноферментный анализ направлен на реакцию антиген-антитело. И порой может принимать сходные по структуре антигены других возбудителей за искомый, выдавая ложноположительные результаты.

Вероятность того, что ИФА дало верный результате на второй раз, а ПЦР, напротив, выдало ошибку, например, из-за низкого титра возбудителя, сведена к минимуму. Это скорее казуистика, чем реальная клиническая практика.

Результаты ПЦР диагностики обладают высокой ценностью в диагностике большого количества различных патологий. В первую очередь методика является незаменимой при подозрении на различные ЗППП.

Если вам нужно сдать получить комментарии по результатам ПЦР, обращайтесь к автору этой статьи – венерологу в Москве с многолетним опытом работы.

  • ВИЧ
  • Гарднереллез
  • Кондиломатоз
  • Молочница
  • Сифилис
  • Трихомониаз
  • Баланопостит
  • Герпес
  • Гонорея
  • Микоплазмоз
  • Уреаплазмоз
  • Уретрит
  • Хламидиоз
  • ЗППП

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, и они пока не успели спровоцировать развитие болезни. Еще 25 лет назад врачи не могли даже мечтать о таких возможностях, а сегодня сдать анализ ПЦР можно в любой крупной лаборатории.

ПЦР-диагностика открыла перед людьми многие другие ценные перспективы – с помощью этой методики можно изучать генные мутации, устанавливать отцовство, вычислять риск развития онкологических заболеваний, оценивать возраст и происхождение археологических артефактов и даже доказывать вину преступников, обнаруживая их ДНК в уликах. Но сегодня мы обсудим именно медицинский аспект этого открытия и расскажем вам, какие заболевания можно диагностировать методом ПЦР, как сдавать анализ и что означают его результаты.

ПЦР — что это такое?

Любое живое существо на Земле, будь то человек, животное или микроб, имеет гены – носители наследственной информации, которые представляют собой участки ДНК или РНК с определенной последовательностью нуклеотидов, уникальной для каждого организма. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота) образует длинные молекулы, состоящие из двух нитей, закрученных в спираль друг относительно друга, и эти нити собираются из нуклеотидов, как из бусинок.

Допустим, требуется увидеть, есть ли в биологическом материале пациента ДНК или РНК инфекционного возбудителя или ее фрагменты. Но как это сделать, если молекулы крошечные и их мало? Методика ПЦР дает ответ: можно искусственно размножить вредоносную ДНК или РНК в лабораторных условиях, чтобы без труда ее обнаружить и идентифицировать.

Суть полимеразной цепной реакции состоит в том, чтобы разъединить нити молекул и попытаться «подсадить» к их противоположным концам фрагменты ДНК или РНК возбудителей – если они подойдут, значит, это и есть искомый микроб. А добавленный в пробирку фермент под названием «ДНК-полимераза» запустит синтез новых копий нужных участков молекул, они многократно размножатся и станут заметны. Далее мы опишем простыми словами, как происходит этот удивительный процесс и для чего это необходимо.

Американский ученый Кэрри Муллис изобрел ПЦР в 1983 году, а спустя десять лет, в 1993 году, получил за свое открытие Нобелевскую премию по химии. Однако методика была несовершенной и требовала существенных доработок. На сегодняшний день существует уже более десятка видов ПЦР для разных диагностических целей.

Суть полимеразной цепной реакции

Итак, мы знаем, что длинная молекула ДНК или РНК образована двумя цепочками нуклеотидов, всего их бывает пять типов:

Ген – это устойчивая, многократно повторяемая уникальная комбинация нуклеотидов, и в одном гене их может быть несколько десятков или даже сотен, но все они располагаются друг напротив друга в строгом соответствии с правилом комплементарности. Это означает, что напротив гуанина в одной нити может стоять только цитозин из другой нити, а напротив аденозина – только тимин, иначе молекула ДНК не сложится и не закрутится в спираль. При этом пары «А – Т», «Т – А», «Г – Ц» и «Ц – Г» могут сочетаться в любых комбинациях: повторяться несколько раз подряд или идти вразнобой.

Схематически это можно представить так:

А – Т и так далее

У РНК вместо тимина есть урацил, и такие молекулы выступают носителями генетической информации у некоторых вирусов, называемых ретровирусами. Например, у вируса иммунодефицита человека (ВИЧ).

Вот это свойство – комплементарность – является ключевым для ПЦР-диагностики. Ведь чтобы началась амплификация (синтез дополнительных копий участков ДНК на родительской матрице), нужно чтобы «подсаженный» фрагмент ей подходил. Такой фрагмент называется праймером или попросту «затравкой» и содержит до тридцати нуклеотидов, расположенных в уникальной для каждого возбудителя последовательности. Праймеры для проведения ПЦР-анализов производятся отдельно и доставляются в лабораторию в готовом виде. На сегодняшний день в распоряжении врачей есть праймеры сотен различных бактерий, вирусов и простейших.

Чтобы процесс начался, необходимо соблюсти ряд условий: добавить нужные реагенты и создать особый температурный режим. Все это происходит в приборе под названием «амплификатор» или «термоциклер», который может обеспечить нагревание и охлаждение пробирок с точностью до 0,1°C. Современные модификации амплификаторов могут замораживать и хранить готовые материалы, а некоторые даже имеют встроенный флуоресцентный детектор для определения результатов анализа ПЦР в режиме реального времени, когда нужно вычислить вирусную нагрузку (об этом мы расскажем ниже).

Внутри амплификатора взятый у пациента биоматериал проходит несколько десятков циклов, каждый из которых состоит из трех стадий: денатурации, отжига и элонгации. Это самая интересная часть ПЦР-диагностики, давайте рассмотрим весь процесс в подробностях, а начнем с необходимых реагентов.

Компоненты полимеразной цепной реакции

Стандартный набор выглядит так:

Биоматериал, предположительно содержащий ДНК возбудителя заболевания;

Праймеры, то есть два комплекта нуклеотидов, комплементарных противоположным концам цепочек нужного фрагмента ДНК;

ДНК-полимераза – термостабильный фермент, который выступает катализатором реакции амплификации. К этому ферменту очень серьезные требования: он должен сохранять активность при высокой температуре длительное время – несколько часов, пока повторяются циклы ПЦР. Поэтому для проведения анализа используются ферменты, выделенные из термофильных микроорганизмов: Thermus aquaticus (Taq-полимераза), Pyrococcus woesei (Pwo-полимераза), Thermus thermophilus (Tth-полимераза), Pyrococcus furiosus (Pfu-полимераза) и другие;

Mg2+, то есть ионы магния, двухвалентного металла, необходимого ДНК-полимеразе для эффективной работы;

dATP, dGTP, dCTP и dTTP, четыре дезоксирибонуклеозидтрифосфата, из которых будут строиться новые фрагменты цепочек ДНК;

Буферный раствор, позволяющий поддерживать оптимальные условия – в него входят некоторые соли и сывороточный белок альбумин.

Стадии полимеразной цепной реакции

Итак, реагенты помещены в пробирку, она установлена в амплификатор, что же происходит дальше? Запускается повторяющийся цикл из трех стадий, целью которых является амплификация ДНК инфекционных возбудителей, если таковые будут обнаружены в пробе.

Денатурация

Амплификатор нагревает пробирку до 94-98 °C и сохраняет такую температуру на протяжении 30 секунд – 2 минут, чтобы цепочки ДНК разошлись в стороны. Конкретное значение температуры и времени зависит от типа полимеразы и от того, какого именно микроба ищут. По-другому этот период называется стадией плавления. Большинство видов ПЦР-диагностики требуют прогрева пробирки перед первым циклом в течение 2-5 минут.

Отжиг

В игру вступают праймеры – один из них комплементарен первой нити развалившейся надвое цепочки ДНК, а другой подходит ко второй нити, причем, праймеры ограничивают начало и конец того участка молекулы, который необходимо достроить. Праймеры называют «затравкой», потому что фермент полимераза катализирует производство новых копий нужного фрагмента ДНК именно после соединения праймеров с родительской матрицей.

Чтобы это соединения произошло, амплификатор должен понизить температуру пробирки. Как правило, отжиг с праймерами производится при температуре на 5 °C ниже, чем нужно для их денатурации. Если установить слишком высокую температуру, праймеры будут плохо соединяться с матрицей, а если слишком низкую, они могут прикрепиться не в том месте, где нужно. Поэтому лучше показывают себя праймеры с температурой плавления выше 60 °C, ведь они позволяют проводить отжиг и элонгацию одновременно при 60-75 °C. Стадия отжига длится 30 секунд, и за этот короткий период полимераза уже успевает катализировать синтез двух-трех сотен новых нуклеотидов.

Элонгация

Происходит собственно амплификация, то есть размножение нужного участка вредоносной ДНК, если таковая обнаружена. В рамках одного цикла количество участков увеличивается вдвое, каждый последующий цикл опять приводит к двукратному увеличению их числа, то есть действует принцип геометрической прогрессии. А всего за время ПЦР-анализа проводится 30-50 циклов, что по времени занимает 2-3 часа.

Температура элонгации и длительность этой стадии зависит от того, какая полимераза используется и какова длина размножаемого участка ДНК. Например, для Taq и Pfu-полимеразы оптимальна температура 72 °C, при этом фермент произведет 1000 пар оснований за 1 минуту. По окончанию всех циклов ПЦР, как правило, запускают дополнительную, финальную стадию элонгации – она длится около 10 минут и позволяет достроить все оставшиеся участки ДНК.

Оценка результатов

Существует два способа определения итогов ПЦР-анализа: традиционный – электрофорез, когда в реакции задействуются обычные праймеры, а оценку результатов проводит человек, и более современный – сканирование в режиме реального времени, когда «затравки» меченые, а их свечение регистрирует прибор.

В первом случае все цепочки ДНК сортируются по размерам. У этого способа есть существенные недостатки: во-первых, лаборанту приходится открывать пробирки с материалом, следовательно, в них могут попасть посторонние фрагменты ДНК из соседних пробирок (контаминация ампликонами), и тогда результат анализа ПЦР будет ложноположительным. Во-вторых, оценку производит человек, что называется, «на глаз», поэтому достоверность полученных данных целиком зависит от внимательности и профессионализма специалиста.

В случае с ПЦР-диагностикой в режиме реального времени (Real-Time PCR) влияние человеческого фактора на итоги исследования минимально – пробирки помещаются в современный высокотехнологичный прибор и ни разу не открываются на протяжении всех циклов, включая анализ результатов, который тоже проводит умная машина. У этого способа только два очевидных недостатка – высокая стоимость и ограниченная доступность, поскольку амплификаторами нового поколения оснащена далеко не каждая лаборатория.

Для чего применяется ПЦР?

ПЦР-диагностика активно используется во многих отраслях клинической медицины:

Урогинекология и дерматовенерология. Это, пожалуй, самые заинтересованные в ПЦР врачебные направления. С помощью соответствующего анализа можно диагностировать любые заболевания, передающиеся половым путем: гонорею, трихомониаз, микоплазмоз, уреаплазмоз, хламидиоз, гарднереллез и т. д. Метод ПЦР позволяет обнаружить и вирусы, часто поражающие органы половой сферы человека – например, генитальный герпес или папилломовирус. А эти возбудители, как известно, обладают онкогенной активностью, то есть могут провоцировать развитие злокачественных опухолей (рака шейки матки у женщин, рака предстательной железы у мужчин);

Инфектология и эпидемиология. На втором (а возможно и на первом) месте по частоте использования ПЦР-диагностики находится инфекционная медицина, поскольку обсуждаемая методика позволяет диагностировать все распространенные заразные болезни, некоторые из которых несут смертельную угрозу здоровью людей и представляют эпидемиологическую опасность. Речь идет о ВИЧ, гепатитах, сифилисе, холере, бруцеллезе, токсоплазмозе, дифтерии, туляремии и прочих серьезных заболеваниях;

Донорство и трансплантология. ПЦР-диагностика позволяет службе крови оценивать качество донорского материала: выявлять опасных возбудителей и отсортировывать непригодный материал. А при пересадке органов очень важно оценить совместимость тканей донора и реципиента – тут на помощь тоже приходит методика ПЦР;

Генетика и репродуктология. С помощью специальных разновидностей ПЦР-анализа можно установить отцовство, просчитать риск возникновения опасных генных мутаций у предполагаемого потомства пары, обратившейся в центр планирования семьи, а также изучить взятый у беременной женщины биоматериал (например, амниотическую жидкость) с той же целью – вовремя обнаружить тяжелый порок развития плода;

Акушерство и неонатология. Современные родильные дома тоже часто используют ПЦР-диагностику, а некоторые даже имеют собственную лабораторию. Это нужно для того, чтобы максимально оперативно обследовать новорожденных малышей при подозрении на наличие у них внутриутробной или полученной во время родов инфекции: ВИЧ, сифилиса, хламидиоза, цитомегаловируса, мононуклеоза, краснухи и других;

Пульмонология и фтизиатрия. Метод ПЦР дает возможность специалистам этих врачебных направлений бороться с редкими, устойчивыми штаммами бактерий, вызывающих респираторные заболевания, например, атипичный хронический бронхит. В этом случае успех лечения целиком зависит от того, удастся ли точно идентифицировать возбудителя болезни и назначить адресную терапию. Кроме того, ПЦР-анализ позволяет проводить максимально раннюю диагностику туберкулеза;

Гастроэнтерология и аллергология. Врачи этих двух специальностей тоже крайне заинтересованы в методе ПЦР, поскольку он дает возможность обнаружить главную причину развития гастрита и язвы желудка – коварную бактерию Хеликобактер пилори, а также установить индивидуальную непереносимость продуктов питания у конкретного человека. Существуют врожденные особенности работы пищеварительного тракта, не позволяющие правильно перерабатывать и усваивать некоторые компоненты пищи, например, глютен или лактозу. Эти особенности наследуются генетически, следовательно, могут быть обнаружены методом ПЦР. Кстати, если у кого-то из родителей есть аллергия на определенный продукт (орехи, грибы, цитрусовые), то велика вероятность того, что у ребенка возникнет такая же проблема;

Онкология. Специалисты этого серьезнейшего направления медицины используют ПЦР-диагностику для оценки риска развития злокачественных опухолей у пациента, поскольку те клетки человеческого тела, которые подвергаются мутации и начинают бесконтрольно делиться, меняют структуру своей ДНК и начинают отличаться от здоровых клеток. Необходимо взять пункцию или биопсию подозрительных тканей и изучить материал методом ПЦР, чтобы установить масштабы угрозы.

А вот лишь неполный список тех вредоносных микроорганизмов, которые можно обнаружить с помощью ПЦР-анализа:

Обширное семейство герпес-вирусов, в том числе цитомегаловирус, варицелла-зостер, вирус Эпштейна-Барра и другие;



Источник: napozitive2.ru


Добавить комментарий