Анализ пур. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) и ее применение

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

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:

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;
Устанавливается на ПЦР не только измененная ДНК, но и конкретный участок трансформации. Это необходимо для исключения сомнений по поводу ложных инфекций;
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;
Патогенные микроорганизмы обнаруживаются даже при отсутствии выраженных симптомов ЗППП. Обнаруженное на раннем этапе такое заболевание лечится не так длительно, как запущенные его формы;
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;
Взятого единожды ДНК-материала хватает для проведения 5-6 проб. Больному не придется сдавать мазки несколько раз;
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:

Точность (ошибки минимальны и частота их не превышает 0,01%);
Чувствительность (тест «вычисляет» единичные бактерии в крови и мазках);
Специфичность (ПЦР выявляет инфекции, часто вовсе не проявляющие себя до тяжелой стадии);
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:

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.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – метод высокой точности в области диагностирования наследственных патологий, инфекций, вирусных болезней в любой стадии (острой или хронической), а также - на раннем этапе - до очевидных проявлений болезни путем идентификации возбудителей, на основе их ДНК, РНК, являющихся генетическим материалом, в пробах, которые получают от пациента. И сегодня мы поговорим про суть, этапы диагностики и принципы методов полимеразной цепной реакции (ПЦР), а также о ее стоимости.

Что такое полимеразная цепная реакция

Основа анализа - амплификация (удвоение) – создание множества копий из короткого участка ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), представляющей генетический комплекс человека. Для исследования нужно очень малое количество физиологического вещества (мокрота, каловые массы, соскоб эпителия, сок простаты, кровь, сперма, околоплодные воды, слизь, ткань плаценты, моча, слюна, жидкость плевральная, цереброспинальная). При этом, например, в мочеполовом тракте больного возможно обнаружение даже единичного вредоносного микроба.

Методику ПЦР (полимеразной цепной реакции) разработал американский ученый К. Мюллисом, в 1993 получивший Нобелевскую премию.

Активно используется:

в раннем диагностировании инфекций, генетических, ;
в судебно-медицинской экспертизе при наличии для исследования крайне малого количества ДНК;
в ветеринарной медицине, фармацевтике, биологии, молекулярной генетике;
для идентификации личности по ДНК, подтверждения отцовства;
в палеонтологии, антропологии, экологии (при отслеживании качества продуктов, факторов внешней среды).

О том, что такое полимеразная цепная реакция, расскажет в подробностях данное видео:

Кому ее назначают

Полимеразная цепная реакция в диагностике инфекционных заболеваний - одна из наиболее надежных методик особой точности и достоверности. К примеру, достоверность проведенного анализа ПЦР на хламидии и на многие другие патогены приближается к 100% (абсолютная). Чаще всего процедуру полимеразной цепной реакции назначают пациентам, у которых при диагностировании возникают сложности с идентификацией конкретного возбудителя.

Лабораторный тест ПЦР применяют:

для обнаружения болезнетворных организмов, вызывающих инфицирование мочевыводящих и половых органов, трудно идентифицируемых при использовании посевов или методов иммунологии;
для повторного диагностирования ВИЧ на начальной стадии в случае положительного, но вызывающего сомнения результата первичного анализа (например, у новорожденных от инфицированных СПИДом родителей);
для установления онкологического заболевания на раннем этапе (изучение мутаций онкогенов) и индивидуальной коррекции схемы лечения у конкретного пациента;
с целью раннего выявления и потенциального лечения наследственных патологий.

Так, будущие родители сдают анализ, чтобы узнать, являются ли они носителями генетической патологии, у детей ПЦР определяет вероятность подверженности болезни, передающейся по наследству.

для обнаружения патологий плода на раннем сроке вынашивания (отдельные клетки растущего эмбриона исследуют на наличие возможных мутаций);
у пациентов перед трансплантацией органов – для «тканевого типирования» (определения совместимости тканей);
для выявления опасных патогенных организмов в донорской крови;
у новорожденных малышей – для выявления скрытых инфекций;
для оценки результатов антивирусного и антимикробного лечения.

Зачем проходить такую процедуру

Поскольку ПЦР - высокоэффективный способ диагностики, дающий почти 100% результат, процедуру используют:

для подтверждения или исключения окончательного диагноза;
быстрой оценки эффективности проводимой терапии.

Во многих случаях ПЦР - единственно возможный тест для обнаружения развивающегося заболевания, если прочие бактериологические, иммунологические и вирусологические методики диагностирования оказываются бесполезными.

Вирусы обнаруживаются с помощью процедуры ПЦР сразу после инфицирования и до появления признаков болезни. Раннее выявление вируса позволяет оперативно назначить лечение.
Так называемая «вирусная нагрузка» (или - количество вирусов в организме) также определяется при анализе ДНК количественным методом.
Конкретные болезнетворные организмы (например, туберкулезную палочку Коха) сложно и слишком долго культивировать. Анализ ПЦР позволяет быстро выявить минимальное количество патогенов (живых и мертвых) в образцах, удобных для исследования.

Подробный анализ ДНК патогена используется:

чтобы определить его чувствительность к конкретным видам антибиотиков, что позволяет немедленно приступить к лечению;
чтобы контролировать распространение эпидемий среди домашних, диких животных;
чтобы выявить и отслеживать новые заразные виды микробов и подтипы патогенов, которые спровоцировали предыдущие эпидемии.

Виды диагностики

Стандартный метод

Анализ полимеразно-цепной реакции проводится на основе многократной амплификации (удвоения) конкретного фрагмента ДНК и РНК при использовании особых ферментов-праймеров. В результате цепочки копирования получается количество материала, достаточное для исследования.

В ходе процедуры копируется только искомый фрагмент (соответствующий заданным конкретным условиям) и в случае, если он действительно присутствует в пробе.

О том, как проходит ПЦР, рассказывает это подробное видео с полезными схемами:

Другие методы

ПЦР, проводимая в режиме реального времени . В этом виде исследования процесс выявления заданного фрагмента ДНК запускается после прохождения каждого цикла, а не после осуществления всей цепочки 30 – 40 циклов. Этот вид исследования позволяет получить информацию о количестве патогена (вируса или микроба) в организме, то есть осуществлять количественный анализ.
ОТ-ПЦР (режим обратной транскрипции) . Этот анализ используют, чтобы найти РНК с одной цепочкой для обнаружения вирусов, генетической базой которых является именно РНК (например, вирус гепатита С, иммунодефицита). При таком исследовании используется особый фермент - обратная транскриптаза и определенный праймер и на базе РНК строится одноцепочная ДНК. Затем из этой цепочки восстанавливают вторую цепь ДНК и выполняется стандартная процедура.

Показания для проведения

Процедура ПЦР применяется в клинике инфекционных болезней, неонатологии, акушерстве, педиатрии, урологии, гинекологии, венерологии, неврологии, нефрологии, офтальмологии.

Показания для назначения анализа:

выяснение риска развития генетических отклонений у ребенка при вероятности наследственных патологий;
диагностирование обоих родителей при планировании беременности или тяжелом состоянии матери при протекающей беременности;
трудности с зачатием, выявление причин бесплодия;
подозрение на половые инфекции в острой стадии и при симптоматике перехода их в хроническую;
обнаружение причин воспалительных процессов неясного происхождения;
незащищенные случайные и постоянные половые контакты;
определение чувствительности патогенного микроорганизма к конкретным антибиотикам;
пациентам с подозрением на скрытую инфекцию для обнаружения патогенов до развития явной симптоматики (доклиническое диагностирование);
больным для подтверждения выздоровления после болезни (ретроспективная диагностика);:

Также используется диагностика при необходимости точного выявления следующих возбудителей::

вирусы гепатита (A B C G), иммунодефицита человека, цитомегаловирус;
вибрион холерный;
вирус простого герпеса, герпетиформные виды;
ретро – адено – и риновирусы;
вирусы краснухи, Эпштейна-Барр, варицелла (Зостер – вирус);
парво – и пикорновирусы;
бактерия Helicobacter pylori;
легионеллы, патогенные типы палочки кишечной;
стафилококк золотистый;
возбудитель ;
клостридии, дифтерийная и гемофильная палочка;

Используется и для определения инфекций:

инфекционный мононуклеоз;
боррелиоз, листериоз, клещевой энцефалит;
кандидоз, вызываемый грибками Candida;
половые инфекции – трихомониаз, уреаплазмоз, бледная трепонема, гарднереллез, гонорея, микоплазмоз, хламидиоз;
туберкулез.

Противопоказания для проведения

Поскольку процедура проводится не с пациентом, без какого-либо воздействия на организм, а с биологическим материалом, взятым для исследования, то никаких противопоказаний для ПЦР не имеется по причине отсутствия потенциальной опасности.

Однако забор биоматериала из шеечного канала матки не проводят после процедуры кольпоскопии. Сдача мазков, соскобов на анализ разрешена только через 4 – 6 дней после окончания менструации и полного прекращения выделений.

Безопасен ли метод

Никакое негативное влияние на пациента при изолированном исследовании его биоматериала в лабораторных условиях невозможно.

Подготовка к процедуре (сдача биологических веществ на анализ)

В качестве образца для анализа ПЦР, при котором выявляют ДНК чужеродного патогена, служит любая биологическая жидкость, ткань, выделения организма. Забор исследуемого вещества проводят в виде взятия крови из вены, соскоба из гортани, полости носа, мочеиспускательного канала, плевральной полости, шейки матки.

Перед диагностической процедурой врач объясняет пациенту, забор какого материала будет взят:

При обследовании на половые инфекции, производится забор выделений из половых органов, моча, мазок из уретры.
При анализе на герпетические инфекции, цитомегаловирус, мононуклеоз – берут на анализ мочу, мазок из зева, на гепатит, токсоплазмоз - кровь из вены.
С целью диагностирования различных видов проводится забор спинномозговой жидкости.
В пульмонологии образцы для анализа - мокрота и жидкость плевральная.
Когда проводят исследование возможных внутриутробных инфекций при вынашивании плода для анализа используют околоплодные воды и клетки плаценты.

Достоверность и точность анализа зависит от стерильности условий при взятии материала. Поскольку исследование ПЦР обладает высокой чувствительностью, любое загрязнение исследуемого вещества способно искажать результат.

Грамотная подготовка к сдаче биоматериала не представляет для пациентов никаких трудностей. Имеются определенные рекомендации:

при анализе на половые инфекции:
- исключить интимные контакты за 72 часа до сдачи материала;
- прекратить использование любых вагинальных средств за 3 суток;
- с вечера предыдущего дня не проводить гигиену исследуемой области;
- исключить мочеиспускание за 3 – 4 часа при взятии пробы из уретры;
прекратить прием антибиотиков за месяц до сдачи анализов на инфекции;
кровь сдают утром до принятия еды и питья;
сбор первой утренней порции мочи проводится в стерильный контейнер после тщательного интимного туалета.

О том, как проводится диагностика по методике полимеразной цепной реакции, читайте ниже.

Как проходит процедура

При выполнении исследования ПЦР раз за разом в реакторе (амплификаторе или термоциклере) повторяются определенные циклы:

Первый шаг – денатурация . Слюну, кровь, биоптат, гинекологические пробы, мокроту, в которых подозревается присутствие ДНК (или РНК) патогена, помещают в амплификатор, где происходит нагревание материала и расщепление ДНК на две отдельные цепочки.
Второй шаг – отжиг или небольшое охлаждение материала и добавление к нему праймеров, способных распознавать нужные участки в молекуле ДНК и связываться с ними.
Третий шаг – элонгация – происходит после присоединения 2 праймеров к каждой из цепочек ДНК. В ходе процесса фрагмент ДНК патогена достраивается, и формируется его копия.

Эти циклы повторяются по типу «цепной реакции», каждый раз приводя к удвоению копий специфичного фрагмента ДНК (например, отрезка, где запрограммирован определенный вирус). За несколько часов образуется множество копий фрагмента ДНК, и выявляется их присутствие в образце. После этого проводят анализ и сравнение результатов с данными базы различных видов патогенов, чтобы определить вид инфекции.

Про расшифровку результатов и вывод исходя из ПЦР-реакции читайте ниже.

Расшифровка результатов

Окончательный результат исследования выдается через 1 – 2 суток после сдачи биологического материала. Нередко – уже в первые сутки после анализа.

Качественный анализ

Отрицательный результат означает, что в веществе, сданном на исследование, следов возбудителей инфекции не обнаружено.
Положительный результат означает выявление патогенных вирусов или бактерий в биологическом образце с очень высокой степенью точности на момент сдачи материала.

Если результат положительный, но признаков активизации инфекции не выявлено – такое состояние организма называют бессимптомным «здоровым носительством». Чаще всего наблюдается при взятии биоматериала из определенного места (цервикальный канал, уретра, полость рта) при вирусных заболеваниях. Лечения в этом случае не требуется, но обязательно постоянное врачебное наблюдение, поскольку существует вероятность:

распространения вируса от носителей и заражение здоровых людей;
активизации процесса и переход заболевания в хроническую форму.

Однако - если положительным является анализ крови, это указывает на то, что инфекция поразила организм, и это уже не состояние носительства, а патология, требующая незамедлительной специфической терапии.

Количественный анализ

Количественный результат определяет специалист конкретно для определенного вида инфекции. На его основании можно оценить степень развития, стадию болезни, что дает возможность оперативно назначить правильное лечение.

Средняя стоимость

Цены на проведение полимеразной цепной реакции определяют: вид исследования, сложность идентификации возбудителя, трудность забора биологического материала, вид анализа (качественный или количественный), уровень цен в лаборатории.

С другой стороны, при исследовании ПЦР можно определить сразу несколько патогенов при заборе одного вида материала для анализа. Это позволяет сэкономить на других лабораторных анализах.

Ориентировочно, стоимость анализа ПЦР в рублях:

гонококк, гарднерелла, трихомонада вагиналис – от 180
хламидия трахоматис – от 190
папилломавирус – от 380 до 500
биоценоз урогенитального тракта у женщин (количественная и качественная оценка микрофлоры) – от 800.

Еще больше полезной информации в отношении исследования ПЦР содержится в видеосюжете ниже:

В конце статьи см.
Полимеразную цепную реакцию (ПЦР, PCR) изобрёл в 1983 году Кэри Мюллис (американский учёный). Впоследствии он получил за это изобретение Нобелевскую премию. В настоящее время ПЦР-диагностика является, одним из самых точных и чувствительных методов диагностики инфекционных заболеваний.
Полимеразная цепная реакция (ПЦР) - экспериментальный метод молекулярной биологии, способ значительного увеличения малых концентраций определённых фрагментов нуклеиновой кислоты (ДНК) в биологическом материале (пробе).
В основе метода ПЦР лежит многократное удвоение определённого участка ДНК при помощи ферментов в искусственных условиях (in vitro). В результате нарабатываются количества ДНК, достаточные для визуальной детекции. При этом происходит копирование только того участка, который удовлетворяет заданным условиям, и только в том случае, если он присутствует в исследуемом образце.
Кроме простого увеличения числа копий ДНК (этот процесс называется амплификацией), ПЦР позволяет производить множество других манипуляций с генетическим материалом (введение мутаций, сращивание фрагментов ДНК), и широко используется в биологической и медицинской практике, например, для диагностики заболеваний (наследственных, инфекционных), для установления отцовства, для клонирования генов, введения мутаций, выделения новых генов.

Специфичность и применение

Проведение ПЦР

Для проведения ПЦР в простейшем случае требуются следующие компоненты:

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

ПЦР проводят в амплификаторе - приборе, обеспечивающем периодическое охлаждение и нагревание пробирок, обычно с точностью не менее 0,1°C. Чтобы избежать испарения реакционной смеси, в пробирку добавляют высококипящее масло, например, вазелиновое. Добавление специфичеких ферментов может увеличить выход ПЦР-реакции.
Ход реакции

Обычно при проведении ПЦР выполняется 20 - 35 циклов, каждый из которых состоит из трех стадий. Двухцепочечную ДНК-матрицу нагревают до 94 - 96°C (или до 98°C, если используется особенно термостабильная полимераза) на 0,5 - 2 минуты, чтобы цепи ДНК разошлись. Эта стадия называется денатурацией - разрушаются водородные связи между двумя цепями. Иногда перед первым циклом проводят предварительный прогрев реакционной смеси в течение 2 - 5 минут для полной денатурации матрицы и праймеров.
Когда цепи разошлись, температуру понижают, чтобы праймеры могли связаться с одноцепочечной матрицей. Эта стадия называется отжигом. Температура отжига зависит от праймеров и обычно выбирается на 4 - 5°С ниже их температуры плавления. Время стадии - 0,5 - 2 минут.

ДНК-полимераза реплицирует матричную цепь, используя праймер в качестве затравки. Это - стадия элонгации. Температура элонгации зависит от полимеразы. Часто используемые полимеразы наиболее активны при 72°C. Время элонгации зависит как от типа ДНК-полимеразы, так и от длины амплифицируемого фрагмента. Обычно время элонгации принимают равным одной минуте на каждую тысячу пар оснований. После окончания всех циклов часто проводят дополнительную стадию финальной элонгации, чтобы достроить все одноцепочечные фрагменты. Эта стадия длится 10 - 15 мин.
Подготовка материала к исследованию и транспорт его в лабораторию

Для успешного проведения анализа важно правильно собрать материал у пациента и правильно провести его подготовку. Известно, что в лабораторной диагностике большинство ошибок (до 70%) совершается именно на этапе пробоподготовки. Для взятия крови в лаборатории ИНВИТРО в настоящее время применяются вакуумные системы, которые с одной стороны минимально травмируют пациента, а с другой - позволяют произвести взятие материала таким образом, что он не контактирует ни с персоналом, ни с окружающей средой. Это позволяет избежать контаминации (загрязнения) материала и обеспечивает объективность анализа ПЦР.

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота - биологический полимер, один из двух типов нуклеиновых кислот, обеспечивающих хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная роль ДНК в клетках - долговременное хранение информации о структуре РНК и белков.

РНК– рибонуклеиновая кислота - биологический полимер, близкий по своему химическому строению к ДНК. Молекула РНК построена из тех же мономерных звеньев - нуклеотидов, что и ДНК. В природе РНК, как правило, существует в виде одиночной цепочки. У некоторых вирусов РНК является носителем генетической информации. В клетке играет важную роль при передаче информации от ДНК к белку. РНК синтезируется на ДНК-матрице. Процесс этот называется транскрипцией. В ДНК имеются участки, где содержится информация, ответственная за синтез трех видов РНК, различающихся по выполняемым функциям: информационной или матричной РНК (мРНК), рибосомальной (рРНК) и транспортной (тРНК). Все три вида РНК тем или иным способом участвуют в синтезе белка. Однако информация по синтезу белка содержится только в мРНК.

Нуклеоти́ды - основная повторяющаяся единица в молекулах нуклеиновых кислот, продукт химического соединения азотистого основания, пятиуглеродного сахара (пентозы) и одной или нескольких фосфатных групп. Нуклеотиды, представленные в нуклеиновых кислотах, содержат одну фосфатную группу. Они называются по содержащемуся в них азотистому основанию - адениновый (A), содержащий аденин, гуаниновый (G) - гуанин, цитозиновый (C) - цитозин, тиминовый (Т) - тимин, урациловый (U) - урацил. В состав ДНК входят 4 типа нуклеотидов - A, T, G, C, в состав РНК также 4 типа - A, U, G, C. Сахаром в составе всех нуклеотидов ДНК является дезоксирибоза, РНК - рибоза. При образовании нуклеиновых кислот нуклеотиды, связываясь, образуют сахаро-фосфатный остов молекулы, по одну сторону которого находятся основания.

Праймер – котроткая ДНК, используемая для репликации матричной цепи. Каждый из праймеров комплементарен одной из цепей двуцепочечной матрицы, обрамляя начало и конец амплифицируемого участка.

Литература

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

ВАЖНО!

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

Все чаще в медицинской практике стали применять новый метод диагностики инфекционных заболеваний, который имеет аббревиатуру ПЦР. В чем заключается сущность такого метода исследования и какие заболевания можно благодаря ему выявить, а также в чем достоинства ПЦР в сравнении с другими распространенными способами диагностики и как правильно подготовиться к анализу, можно узнать, прочитав данную статью.

Что такое ПЦР?

Аббревиатура ПЦР расшифровывается как полимеразная цепная реакция. Это возможность участка ДНК пропорционально приумножаться при необходимых условиях. Изобретена ПЦР-диагностика инфекций еще в 1980-х годах. Работали над открытием европейские, американские и советские ученые, поэтому определить первоизобретателя инновационного диагностического метода не представляется возможным. Кроме того, начиная с 1983 года, когда был официально зарегистрирован такой метод исследования инфекционных заболеваний, как ПЦР, продолжается работа по усовершенствованию данного способа. На сегодняшний день такой метод диагностики применяют практически в каждой медицинской лаборатории, имеющей современное необходимое оборудование.

Как происходит анализ?

Для анализа ПЦР, в зависимости от медицинских показаний, необходимо провести медицинский забор таких материалов, как кровь, слюна, моча, сперма, грудное молоко или половые выделения, эпителиальные клетки. Диагностика инфекций методом ПЦР заключается в том, чтобы обнаружить ДНК возбудителя в исследуемом материале. С помощью специальных лабораторных манипуляций с использованием химических реактивов и оборудования лаборанты проводят полимеразную цепную реакцию. С ее помощью незаметный в микроскоп участок ДНК возбудителя разрастается до заметных в прибор размеров. Именно поэтому можно обнаружить возбудителя инфекции даже при наличии незначительного участка его ДНК в исследуемом материале.

Какие инфекции можно обнаружить методом ПЦР?

Способна обнаружить целый ряд патогенных микроорганизмов ПЦР-диагностика инфекций. Расшифровка результатов сводится к обнаружению возбудителя и определению его вида. С помощью полимеразной цепной реакции диагностируют различные заболевания человека: от передающихся половым путем до бессимптомных, так называемых скрытых инфекций. С помощью ПЦР находят:

вирус гепатита (А, В, С);
уреплазму уреалитикум;
уреплазму парвум;
хламидию трахоматис;
кандиду;
микоплазму хоминис;
микоплазму гениталиум;
гарганеллу вагиналис;
трихомоназ;
микобактерию туберкулеза;
вирус герпеса простого 1 и 2 типа;
вирус папилломы;
вирус Эпшетейна-Барра;
хеликобактер пилори;
вирус иммунодефицита.

Вышеперечисленные микроорганизмы вызывают такие заболевания, как гепатит, туберкулез, ИППП и СПИД.

ПЦР-диагностика инфекций проводится в виде качественного (то есть определяют наличие или отсутствие возбудителя) и количественного анализа (высчитывают количество микроба в организме - такой подход необходим, например, при диагностике ВИЧ-инфекций и гепатита).

Достоинства диагностического метода

Практически в каждой лаборатории сегодня проводят диагностику инфекций человека с помощью полимеразной цепной реакции. В чем же достоинства такого метода, почему он стал невероятно популярным как среди медиков, так и в среде пациентов за такой короткий промежуток времени? Объясняется такое стремительное распространение инновационной технологии высоким уровнем достоверности, эффективности и чувствительности. Рассмотрим подробнее достоинства метода диагностики ПЦР:

Процесс проведения анализа максимально автоматизирован, что исключает человеческий фактор при проведении исследования и расшифровке результата.
Благодаря современным технологиям культуры выращиваются в течение 4-6 часов, а соответственно, получить результат анализа можно в день сдачи материала для исследования.
ПЦР-диагностика инфекций обладает высокой чувствительностью, что позволяет обнаружить возбудителя даже при наличии незначительного участка ДНК. В некоторых случаях, например, при вялотекущих и бессимптомных заболеваниях, посев культур иным методом является затруднительным или полностью невозможным.
Материалом для исследования методом ПЦР могут стать кровь, слюна, урогенитальные выделения, эпителиальные клетки, моча, сперма, что крайне удобно при невозможности взятия для анализа определенного материала. Для диагностики инфекционных заболеваний обычно используют венозную кровь и урогенитальный мазок.
Методом полимеразной цепной реакции можно определить несколько возбудителей из одного материала. Такой подход не только сокращает время для постановления правильного диагноза, но и экономит затраты на исследование.
Метод ПЦР считается достоверным, так как было отмечено лишь небольшое количество ложноотрицательных результатов. Ложноположительных ответов зафиксировано до сегодняшнего дня не было.

Когда применяют ПЦР-диагностику?

Какими бы достоинствами ни обладала ПЦР-диагностика инфекций, применяют такой метод не всегда. Например, при диагностике токсоплазмоза полимеразную цепную реакцию проводят только в том случае, если анализ ИФА показал сомнительный или спорный результат. С помощью метода ПЦР невозможно проследить динамику заболевания. Отметим следующие случаи, когда данный метод исследования принесет достоверные и эффективные результаты:

для определения инфекционных заболеваний, указанных выше, в соответствующем разделе статьи;
широко распространена ПЦР-диагностика урогенитальных инфекций;
для определения ИППП во время беременности;
для диагностики ВИЧ;
при спорных медицинских ситуациях для подтверждения или опровержения предварительного диагноза;
для определения отцовства и родственных связей;
применяют в генотипировании для обнаружения наследственных предрасположенностей;
помогает метод ПЦР работникам криминалистического отдела медицины для идентификации генетического материала.

ПЦР во время беременности

Обследование ПЦР-методом назначается в обязательном порядке беременной женщине при постановке на учет с целью ранней диагностики инфекций, передающихся половым путем. Так как такие заболевания крайне опасны для нормального протекания периода вынашивания ребенка. ИППП провоцируют замирание развитие плода, выкидыши, внутриутробные уродства, мертворождение, врожденные патологии. Своевременное обнаружение и лечение инфекции значительно повышают шансы на благоприятный исход беременности и рождение здорового малыша.

Обычно будущей маме назначается комплексное обследование, которое имеет название «ПЦР 6». Такое исследование включает анализ на 6 разных инфекций. Проводится как в государственных, так и в частных учреждениях ПЦР-диагностика: «Инвитро», «Счастливая семья», «Уро-Про» и другие лаборатории предлагают такую услугу. Более подробно этот вопрос описан ниже.

Таким образом, понадобится лишь один раз провести забор материала для анализа. При проведении ПЦР-диагностики во время беременности необходим урогенитальный мазок, который берется из канала шейки матки гинекологической щеточкой. Такая процедура не вызывает болезненных ощущений у беременной и никак не влияет на плод.

ПЦР для определения гепатита

Часто назначают ПЦР-диагностику для обнаружения возбудителя гепатита. Объясняется это тем, что такое заболевание нередко протекает бессимптомно и переходит в хроническую тяжелую трудноизлечимую стадию. С помощью ПЦР определяют гепатит на самых ранних этапах, что способствует благоприятному излечению в максимально короткие сроки. Проводится в большинстве частных лабораторий такая ПЦР-диагностика инфекций. Цена зависит от типа определяемого вируса и вида анализа. Так, простое определение наличия или отсутствия ДНК возбудителя в крови стоит 400-600 р. Количественный метод обойдется в 1200-1500 р.

Комплексное исследование методом ПЦР

Для еще более эффективной результативности метода ПЦР в диагностике инфекционных заболеваний широко применяют комплексное исследование, которое способствует сокращению сроков постановки диагноза и своевременному лечению. Так, лаборатории предлагают анализ «ПЦР-6» и «ПЦР-12». В первый комплекс входит ПЦР-диагностика половых инфекций, таких как:

уреплазмоз;
хламидиоз;
микоплазмоз;
папилломавирус человека;
простой герпес;
цитомегаловирус.

Такое исследование часто назначается женщинам на ранних сроках беременности, а также в период планирования зачатия.

При проведении «ПЦР-12», помимо вышеуказанных заболеваний, диагностируют следующие:

гонорею;
кандидоз;
бактериальный вагиноз;
трихомониаз;
уреплазмоз;
герпес 1 и 2 типа.

В зависимости от лаборатории, перечень исследуемых заболеваний, входящих в комплекс, может различаться. Врач подберет в каждом конкретном случае наиболее подходящий вариант обследования. В любом случае комплексный анализ методом ПЦР займет гораздо меньше времени, сил и материальных затрат.

ПЦР-диагностика инфекций: как сдавать?

Подготовка к анализу методом ПЦР заключается в соблюдении рекомендаций по забору определенного вида материала:

Сдавая урогенитальный мазок, следует воздержаться от полового контакта за трое суток до предполагаемого анализа, прекратить прием антибактериальных препаратов и местных мазей, кремов, свеч, нельзя проводить процедуру спринцевания. Во время менструальных выделений забор материала не проводится - необходимо провести анализ не ранее, чем через 3 дня после завершения менструаций. Следует воздержаться от мочеиспускания за 3 часа до анализа.
Венозную кровь лучше сдавать с утра, натощак (хотя это не является правилом). Накануне следует ограничить употребление алкоголя и жирной пищи.
При сдаче спермы необходимо воздерживаться от полового контакта трое суток. Рекомендуется ограничить употребление спиртного, посещение сауны, прием горячей ванны.
Мочу следует сдавать утреннюю, предварительно проведя тщательный туалет половых органов. Лучше собирать материал в специальную стерильную емкость. Материал следует доставить в лабораторию в течение нескольких часов.

Как расшифровать результат?

Не вызывает сложностей интерпретация результатов, после того как была проведена ПЦР-диагностика инфекций. Расшифровка качественного метода заключается в оценке наличия или отсутствия в исследуемом материале возбудителя, а также в определении вида патогенного микроорганизма. Если в исследуемом материале был обнаружен участок ДНК микроба, то записывается положительный результат на соответствующем бланке, а также указывается, какой именно вид микроба был определен. При отсутствии патогенного микроорганизма в материале результат будет отрицательным.

Полученные результаты количественного анализа, например при диагностике гепатита, необходимо расшифровывать с помощью норм, указанных лабораторией. Так как единицы измерения и количественный фактор значительно отличаются в разных медицинских диагностических учреждениях. Достоверно, с учетом всех сопутствующих факторов, расшифровать такой анализ может только врач.

В диагностике инфекционных заболеваний используются различные лабораторные методы обнаружения возбудителей. Одним из наиболее прогрессивных, специфичных и точных лабораторных тестов является анализ методом ПЦР, позволяющий определять наличие возбудителей в крови и других видах биологического материала, обнаруживать микроорганизмы на первых стадиях развития болезни, в случаях носительства инфекции.

Анализ на ПЦР на специальной аппаратуре

Как проводят диагностические тесты с помощью ПЦР

Полимеразная цепная реакция – лабораторный молекулярно-биологический способ обнаружения ДНК бактерий и грибов, ДНК и РНК вирусов. Основа ПЦР – особая ферментативная реакция, протекающая в присутствии специальных ферментов и веществ молекулярной природы. Благодаря тому, что метод способен зафиксировать наличие непосредственно возбудителя болезни, его считают наиболее информативным и чувствительным при выявлении латентных инфекций и носительства по сравнению со всеми другими диагностическими методами.

Анализ биологических образцов с помощью ПЦР-тестирования позволяет быстро обнаружить присутствие самих бактерий и вирусов.

Остальные лабораторные способы диагностики, как правило, определяют косвенные признаки инфекции, либо требуют длительной процедуры проверки.

Основными стадиями ПЦР-методики являются:

взятие биологического материала, его доставка в диагностическую лабораторию,
выделение генетического материала бактерий и вирусов из взятого материала,
непосредственно анализ ПЦР и расшифровка полученных данных.

Для постановки реакции ПЦР используют образцы жидкостей, тканей, секретов, в которых предполагают присутствие болезнетворных микроорганизмов. Чаще всего в качестве образцов для тестирования используют венозную кровь, плазму или сыворотку крови. В лаборатории бактериальные и вирусные частицы отделяют от остальных компонентов и с использованием специальных реагентов выделяют из них молекулы ДНК или РНК.

Полимеразная цепная реакция

На следующей стадии эти генетические молекулы многократно размножают в специальных приборах. Для этого используют особые ферменты и молекулы, которые позволяют искусственно размножить строго определенный вид ДНК, принадлежащий только одному конкретному возбудителю. В результате реакции образуется огромное количество коротких фрагментов ДНК, идентичных тем, что входят в состав вирусов и бактерий.

На третьем этапе накопленные фрагменты обнаруживают с помощью специальных красителей и оборудования для детекции. Если в исходном образце содержались болезнетворные микроорганизмы, в результате реакции образуется специфический продукт, и анализ показывает положительный результат. Если возбудителя в материале не было, продукт реакции не синтезируется и тест дает отрицательный результат.

Тестирование методом ПЦР – один из самых быстрых способов диагностики инфекций. Полный цикл проверки материала занимает от нескольких часов до одного дня.

Метод ПЦР — суть

Именно использование в реакции многократного размножения молекул ДНК строго определенного вида позволяет точно определять наличие микроорганизмов в биологических образцах с предельной чувствительностью. Даже незначительная концентрация инфекционных агентов в тканях и жидкостях организма может привести к синтезу огромного количества продукта реакции и положительному заключению.

Какие инфекции определяют ПЦР-тестом

С помощью технологии ПЦР детектируют присутствие самых разных бактерий, дрожжеподобных клеток, вирусных частиц. В современной диагностической практике анализ ПЦР наиболее распространен для выявления возбудителей следующих заболеваний:

ВИЧ-инфекция (СПИД),
гепатиты (гепатит B, гепатит С и другие более редкие разновидности),
цитомегаловирусная инфекция,
практически все инфекционные заболевания мочеполового тракта,
кандидоз,
микоплазмоз,
инфекции, вызванные герпес-вирусами,
папилломовирусная инфекция,
токсоплазмоз,
кишечные заболевания,
дифтерия,
туберкулез,
редкие очаговые инфекции,
мононуклеоз и многие другие.

Полимеразная цепная реакция – самый распространенный, достоверный и быстрый метод обнаружения половых инфекций, гепатита, ВИЧ, папиллом и других заболеваний.

Для многих диагностируемых заболеваний ПЦР не является единственным способом диагностики. Диагноз подтверждается врачом только при наблюдении других признаков болезни.

Схема выявления вирусов и бактерий

Но для целого ряда случаев полимеразная реакция является «золотым стандартом» лабораторной диагностики.

Список обнаруживаемых с помощью ПЦР инфекций расширяется с каждым годом. Развитие метода уже позволило определять одновременно несколько возбудителей. Это послужило распространению комплексных программ обследований. Среди них: комплексное исследование микрофлоры на бактериальный вагиноз, определение TORCH-инфекций, выявление папиллом человека высокого и низкого канцерогенного риска. Кроме того, анализ крови ПЦР входит в обязательный госпитальный комплекс диагностики.

С использованием полимеразной реакции ученые смогли определить молекулы, сигнализирующие о развитии разных форм злокачественных опухолей — онкомаркеры. Благодаря чему метод нашел применение в раннем выявлении рака. ПЦР-тесты активно используют для обнаружения наследственных генетических дефектов, в том числе в пренатальной диагностике и в процессе планирования беременности.

Особенности биологического материала для анализа ПЦР

Забор определенного вида материала для исследования определяется типом инфекции, которую хотят диагностировать в результате тестирования. В качестве исследуемых образцов выполняют забор:

венозной крови,
слюны,
соскобов, например из цервикального канала, с внутренней стороны щеки,
образцов слизи,
мочи,
плевральной жидкости,
образцов спермы и секрета предстательной железы,
мокроты и бронхо-легочного лаважа,
выделений из уретры.

Результаты могут расшифровать только специалисты

В случае отдельных инфекций и при особых показаниях врачи могут назначить анализ спинномозговой жидкости. В обнаружении внутриутробных заболеваний применяют образцы плаценты и околоплодных вод.

В общем случае для диагностики с помощью ПЦР используют тот вид материала, в котором с большой вероятностью присутствует непосредственно сам возбудитель заболевания. Вид биологического материала определяется врачом при направлении на анализ.

Чтобы анализ был точным и правильным необходима простая подготовка перед забором материала и соблюдение особой чистоты взятия образов и проведения самого анализа.

Для получения точного результата анализа следует придерживаться нескольких правил подготовки и забора материала на исследование:

отменить половые контакты за несколько дней до забора материала из половых органов и в случае диагностики половых инфекций по анализу крови,
венозную кровь на ПЦР анализ сдавать утром, перед сдачей не употреблять напитки и еду,
не курить минимум за два часа до сдачи крови,
мочу собирать строго в стерильный контейнер сразу после сна.

Важно! Прием антибиотиков и других лекарственных препаратов может исказить результаты анализа. Перед сдачей материала следует проконсультироваться с врачом.

Если для выполнения анализа ПЦР планируется забор материала из половых органов, рекомендуется отменить использование антибактериальных гигиенических средств и сильнодействующих лекарственных препаратов по согласованию с лечащим врачом.

Как расшифровать результат анализа ПЦР

Результаты ПЦР-анализа обычно представлены в качественном формате. Инфекционный агент либо обнаруживается в образце биологического материала, либо не детектируется в нем.

Интерпретация заключения в этом случае максимально проста:

положительный результат свидетельствует о том, что микроорганизм присутствовал в анализируемом образце,
отрицательный тест указывает на то, что инфекционный агент не был обнаружен.

Внимание! Отрицательный результат иногда является следствием неправильного забора материала или ошибок в процессе проведения анализа.

При наличии явных симптомов заболевания и подозрении на ложноотрицательный результат может быть целесообразно повторить исследование.

Проведение анализа ПЦР требует большой точности

В особых случаях используют количественные методы определения возбудителя. Результаты таких анализов выдаются в виде полученной концентрации ДНК или РНК возбудителя в пересчете на определенный объем материала. Например, в копиях молекул ДНК на миллилитр плазмы крови.

Количественный и полуколичественный анализ ПЦР и расшифровка его результатов выполняются для мониторинга течения заболевания, определения вирусной нагрузки, выявления стадии болезни, диагностики заболеваний, вызванных условными патогенами.

Положительные стороны диагностики методом ПЦР

Активное внедрение метода полимеразной цепной реакции в диагностику такого широкого спектра инфекционных болезней стало возможным благодаря целому ряду его преимуществ:

высокая специфичность метода – анализ позволяет обнаруживать строго определенный вид ДНК возбудителей,
возможность постановки анализа на поток и автоматизации процесса,
высокая чувствительность метода и возможность диагностировать болезнь на ранних стадиях,
диагностика одновременно нескольких инфекций;
быстрота процедуры и небольшая стоимость расходных материалов.

К недостаткам метода можно отнести необходимость дорогостоящего оборудования, высокие требования к чистоте и технологичности лаборатории, возможность получения ложных результатов при несоблюдении методики анализа.