Анализ пцр на инфекции и вирусы
Россия готовится к тотальному тестированию, новые тест-системы позволяют быстро провести масштабную проверку на вирус. К массовому выпуску приступил один из разработчиков нового продукта, два других начинают производство. Олег Гусев, ведущий научный сотрудник Научно-клинического центра прецизионной и регенеративной медицины Казанского федерального университета и института физико-химических исследований RIKEN (Япония) помог РБК Тренды разобраться в том, как устроено тестирование на коронавирус в России и в мире.
Что предлагает ВОЗ
Глава Всемирной организации здравоохранения Тедрос Гебреисус еще в середине марта призвал страны проводить как можно больше тестов на вирус, который вызывает заболевание SARS-CoV-2, даже людям без симптомов. Согласно руководству ВОЗ, анализы на коронавирус COVID-19 должны проводиться методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с обратной транскрипцией. Как говорится в рекомендациях, на сегодня это самый точный и надежный метод диагностики вирусной инфекции. Он позволяет определить даже очень небольшое количество РНК вируса в биологическом материале человека. Это помогает выявить болезнь в инкубационном периоде.
Изобретенный в 1983 году метод и сейчас считается фундаментальным в молекулярной диагностике. Американский ученый, который придумал способ значительного увеличения малых концентраций фрагментов ДНК в биологической пробе, получил за него Нобелевскую премию. Выявление ДНК/РНК методом ПЦР позволяет диагностировать такие заболевания, как ВИЧ, вирусные гепатиты, инфекции, передающиеся половым путем, туберкулез, боррелиоз, энцефалит и многие другие. Метод используют в археологии, криминалистике, генетике.
Как работает ПЦР-тест
Для анализа из физиологических жидкостей извлекают одноцепочечную РНК, моделируют на ее основе двуцепочечную ДНК и многократно дублируют с помощью специального фермента (полимеразы). Увеличение числа копий ДНК называется амплификацией. В результате концентрация определенных фрагментов ДНК/РНК в биологическом образце, изначально минимальная, значительно увеличивается. При исследовании копируется только необходимый для теста участок ДНК. И, конечно, дублирование происходит только в том случае, если искомый участок вирусной ДНК или РНК присутствует в исследуемом биоматериале. В случае с коронавирусом мазок для анализа берут из ротоглотки или носоглотки, поскольку в крови или в кале вирус появляется на более продвинутой стадии болезни.
Тест-система EMG — продукт совместной разработки российских и японских разработчиков, проводившейся с 2016 года, рассказывает Олег Гусев. На данный момент эти тесты включены в систему обязательного медицинского страхования в Японии.
В ближайшее время планируется производить до 2,5 млн. тестов и 1 тыс. портативных лабораторий в неделю. Сами тесты, как и многие реагенты производятся в России. Планируется, что цена на тесты EMG будет в среднем в пять раз меньше, чем на стандартные ПЦР-тесты в Европе.
Российско-японские тесты основаны на методе изотермальной молекулярной диагностики SmartAmp, превосходящем метод ПЦР по скорости работы в восемь раз, а переносная лаборатория позволяет тестировать до 20 пациентов в час, говорит Гусев.
Ключевое отличие теста EMG в том, что многие тесты, которые производятся сейчас, это тесты ИФА (имунноферментный анализ), а не ПЦР. Данные системы определяют антитела, которые организм начинает вырабатывать не ранее, чем через неделю после заражения. Российско-японская разработка позволяет получать результат уже за 30 минут, с точностью, равной почти 100%. Кроме того, тест EMG позволяет определить наличие вируса уже на самых ранних стадиях, в то время как другие системы диагностики короновируса обладают меньшей чувствительностью и не могут выявлять вирус на ранней стадии инфицирования.
Принцип технологии российско-японского теста, по сути, не отличается от классической ПЦР — это наращивание количества целевых фрагментов ДНК и их детекция. Однако в изотермической амплификации, в отличие от классической ПЦР, где необходимы циклы нагрева и охлаждения, все происходит при одной температуре. Это позволяет многократно увеличивать скорость реакции. Метод SmartAmp был изобретен более 15 лет назад (как и LAMP — другая популярная технология изотермальной амплификации, предшествующая SmartAmp). Впервые для инфекционных заболеваний эту технологию применили в 2009 году для быстрого выявления пандемического гриппа (H1N1) в Японии.
Повторные тесты необходимы при любом методе. Отрицательный тест на COVID-19 не гарантирует, что человек не заразится этим вирусом на следующий день. Поэтому, например, в японских лабораториях персонал тестируют каждые несколько дней. Повторный тест нужен и для того, чтобы подтвердить, что человек излечился.
Эта тест-система будет использоваться для диагностики COVID-19 не только в России и Японии. 40 тыс. тестов закупила Австрия, поступили заказы из других стран Европы, Ближнего Востока, и Латинской Америки. Подана заявка в Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов США (FDA) для поставок в эту страну.
На данный момент в России прошли регистрацию еще три теста на коронавирус.
По некоторым данным, в Москве проводится около 700 тестов на коронавирус в сутки. В планах у московских властей увеличить этот показатель до 10 тыс. тестов в сутки, а затем довести его до 25—28 тыс. тестов ежедневно.
Новые разработки за рубежом
Компания Bosch выводит на рынок свой тест на коронавирус, который сначала будет доступен в Германии, а вскоре появится в других странах. В его основе лежит диагностический аппарат Vivalytic, который, по словам изготовителей, станет первым автоматизированным тестом на COVID-19. Тест распознает не только коронавирус, но еще шесть респираторных заболеваний, например, вирусы гриппа А и B. Во время лабораторных испытаний аппарата его точность составила 95%.
Как пишет издание ZME Science, анализ может проводиться прямо в стационаре или медицинском центре — не нужно отправлять образцы в лабораторию и ждать, пока придет ответ. Врачи смогут быстрее идентифицировать и изолировать зараженных, а пациентам не придется пребывать в неизвестности несколько дней. Тест прост в обслуживании и не требует специальной подготовки. Медперсоналу нужно только взять мазок из носа или горла пациента, нанести его на картридж, содержащий реагент, и вставить картридж в анализатор. Каждый аппарат может выполнять до десяти анализов за 24 часа.
Еще более оперативный тест на COVID-19 разработали в Великобритании. Он позволяет выявить COVID-19 всего за 30 минут. Чтобы провести его, достаточно портативного оборудования стоимостью около $120 и набора полосок для мазков из носа и горла по $5 каждая. Одновременно проходить тест могут до шести человек.
FDA в экстренном порядке одобрило сверхбыстрый тест на коронавирус, разработанный калифорнийской компанией Cepheid. С его помощью диагноз можно будет поставить всего за 45 минут. Как отмечает Business Insider, для обработки результатов теста не требуется специальное обучение. Нужен лишь доступ к системе Cepheid GeneXpert — в США их 5 тыс., а по всему миру — 23 тыс.
Начало тотального тестирования людей на COVID-19 во всем мире — хорошая новость как для людей, так и для национальных органов здравоохранения. До сих пор в мире нет четкого представления о том, сколько людей заражены коронавирусом и выявление тех, у кого он уже есть: их госпитализация или отправка на домашний карантин позволит быстрее оценить масштаб угрозы и вовремя принять правильные меры.
При выборе лаборатории стоит обращать внимание на уровень сервиса и ценовую политику.
Некоторые лаборатории предоставляют возможность срочного выполнения части исследований.
Прием некоторых лекарств может повлиять на результаты анализов. Узнайте, как подготовиться к сдаче биоматериала на анализ.
Сдать биоматериал для исследования можно не выходя из дома.
Специальные предложения, скидки и акции помогут существенно сэкономить на медицинском обследовании.
За звучной аббревиатурой ПЦР скрывается сложная и не слишком понятная для рядового пациента расшифровка — полимеразная цепная реакция. Что же такое ПЦР-диагностика, на чем она основана и почему в последнее время ее стали считать самой перспективной технологией в постановке диагнозов, касающихся инфекционных и вирусных заболеваний? Мы расскажем о преимуществах ПЦР-метода, его особенностях и этапах проведения.
ПЦР-диагностика: что это такое?
Диагностика методом ПЦР существует чуть более 30 лет. Значительно эволюционировав за это время, она зарекомендовала себя как один из наиболее точных способов выявления инфекций. В основе метода лежит принцип многократного увеличения микроскопических концентраций фрагментов ДНК возбудителя в биологической пробе пациента в искусственных условиях. В результате сложного процесса, называемого амплификацией, под воздействием ферментов и изменения температуры (от 50 до 95°С) из одной молекулы ДНК образуется две. При этом происходит копирование участка ДНК, который присутствует только у того вида патогенного микроорганизма, который интересует врача.
Цикл образования новой молекулы ДНК занимает всего около 3 минут, а тридцати-сорока циклов вполне достаточно, чтобы получить количество молекул, необходимое для достоверного визуального определения методом электрофореза.
Кроме амплификации, то есть простого увеличения числа копий молекулы ДНК, с помощью ПЦР можно производить и другие манипуляции с генетическим материалом, например, сращивать фрагменты ДНК, вводить мутации и т.д. Это позволяет использовать ПЦР не только для диагностики инфекционных и генетических заболеваний, но и для установления отцовства, клонирования и выделения новых генов.
ПЦР-диагностика проводится в специальных лабораториях с помощью амплификационного оборудования. На сегодня существует множество различных модификаций ПЦР, включая технологии с использованием не только ДНК, но и фрагментов рибонуклеиновой кислоты (РНК). В некоторых из них амплификация осуществляется при постоянной температуре, и для их проведения специальное оборудование не требуется.
Еще одна популярная модификация ПЦР — мультиплексная амплификация (МПА), которая позволяет проводить исследование сразу нескольких изучаемых фрагментов в одной пробирке. Это не только ускоряет и удешевляет проведение анализа, но и позволяет рассматривать одни фрагменты, получившиеся в результате реакции, в качестве положительных маркеров для других, что еще больше увеличивает точность исследования методом ПЦР.
В клинической медицине ПЦР-диагностика является одним из наиболее востребованных методов анализа в самых разных сферах:
- Прямое определение возбудителя инфекции. Некоторые традиционные методы, такие как иммуноферментный анализ (ИФА), выделяют только белки-маркеры, которые являются продуктом жизнедеятельности возбудителей инфекции, а потому только косвенно указывают на присутствие микроорганизмов. Наличие специфического участка в ДНК, выявленное с помощью ПЦР, безошибочно или почти безошибочно указывает на присутствие конкретной инфекции.
- Высокая специфичность метода. Она обусловлена тем, что в исследуемом материале выявляется фрагмент ДНК, характерный только для конкретного возбудителя инфекции. Специфичность исключает возможность ложных результатов анализа, тогда как в иммунологических методах исследований ошибки вполне вероятны из-за перекрестной реакции антигенов.
- Высокая чувствительность. При помощи ПЦР-диагностики можно выявить присутствие в организме даже единичных клеток вирусов или бактерий в тех случаях, когда обычными методами сделать это практически невозможно. ПРЦ определяет наличие всего 10–100 клеток в пробе, тогда как иммунологическими и микроскопическими тестами можно определить наличие инфекции при количестве клеток не менее 103–105.
- Универсальность. Сходство состава всех ДНК или РНК дает возможность применять универсальные методы лабораторных исследований, диагностируя сразу несколько возбудителей из одной биологической пробы.
- Скорость получения результатов. Поскольку для проведения ПЦР-диагностики не нужен посев и выделение культуры возбудителя, то и большого количества времени на нее не требуется. Весь цикл — от забора биоматериала до получения результатов — занимает 4–5 часов.
- Диагностика латентных инфекций. ПЦР-методом диагностируются трудно культивируемые и некультивируемые формы микроорганизмов, встречающиеся в тех случаях, когда заболевание протекает в скрытой форме.
Методом ПЦР можно выявлять возбудителей инфекции не только в организме человека, но и в почве, воде, продуктах питания.
Тем не менее не стоит думать, что ПЦР-диагностика не имеет недостатков. У нее есть свои ограничения, но их количество настолько незначительно, что не может отрицательно повлиять на популярность и эффективность метода:
- Вероятность амплификации ДНК не только живого, но и погибшего микроорганизма. При проведении ПЦР-диагностики для контроля эффективности лечения необходимо соблюдать определенные требования. В частности, проводить ПЦР нужно после определенного промежутка времени (1–2 месяца), за который происходит полное исчезновение возбудителя инфекции в организме.
- Возможность возникновения перекрестной реакции. Подбор фрагментов ДНК (праймеров) осуществляется на основе знаний о генетическом строении конкретного микроорганизма. Но теоретически такой же фрагмент может присутствовать и у других микроорганизмов, геном которых на сегодняшний день еще не расшифрован. Их присутствие в пробе может привести к ложноположительному результату анализа.
- Изменчивость микроорганизмов. Эта способность возбудителей к мутации иногда приводит к тому, что некоторые их штаммы становятся неуловимыми в процессе ПЦР-анализа.
Чтобы уменьшить риски, разработаны стандарты объемов испытаний тест-систем ПЦР-диагностики, включающие проверку на перекрестные реакции и тестирование всех известных штаммов конкретного возбудителя.
ПЦР-диагностика проводится в специальной лаборатории в несколько этапов.
- Забор биоматериала. Процедура, предшествующая непосредственному анализу, которая осуществляется в процедурном кабинете соответствующего профиля. Забор делается с помощью стерильного оборудования только в стерильные пробирки. Материалом для исследования могут быть:
- Эпителиальные соскобы со слизистых оболочек: из уретры, из цервикального канала, со слизистой дыхательных путей и зева, из конъюнктивы. Забор проводится с помощью специального ершика, при этом недопустимо попадание в материал следов крови.
- Моча. Собираются первые 50 г утренней мочи в стерильную емкость. Материал используется для диагностики мочеполовых инфекций.
- Мокрота. Используется для ПЦР-диагностики туберкулеза и респираторных форм микоплазмоза и хламидиоза. Мокроту собирают в стерильный флакон в количестве 15–20 мг.
- Кровь, сыворотка, плазма. С их помощью диагностируются гепатиты, герпес, ВИЧ-инфекция. Для анализа используется венозная кровь (1–1,5 мл), собранная у пациента натощак в стерильную пробирку. Хранить биоматериал можно не более суток при температуре 4°С. Замораживать кровь категорически запрещается.
- Биологические жидкости. К ним относятся слюна, сок простаты, околоплодная, плевральная, спинномозговая, суставная жидкости. Собираются при помощи пункции с использованием стерильного инструментария в количестве 0,1–1,5 мл в стерильные пробирки.
- Биоптаты, т.е. материалы, полученные путем биопсии. Обычно на анализ отправляют биоптаты двенадцатиперстной кишки или желудка, чтобы выявить хеликобактерную инфекцию. Объем материала 2–3 мм 3 .
- Хранение и транспортировка биоматериала. Хранить образцы можно при комнатной температуре не более 2 часов. Если необходимо длительное хранение, то пробы помещают в холодильник с температурой 2–8°С на срок не более одних суток. Допустимо хранение некоторых биоматериалов в течение двух недель в замороженном виде при температуре -20°С. Оттаивание и повторное замораживание проб запрещено. Транспортировка, если она необходима, должна проводиться в специальных термоконтейнерах или термосах с соблюдением всех правил хранения и перевозки биоматериалов.
- Выделение ДНК из образца. Способ выделения зависит от вида определяемого микроорганизма и от вида биологического образца. Если, например, анализируется соскоб эпителиальных клеток, используется так называемый метод твердофазной сорбции, заключающийся в добавлении в образец специального вещества, концентрации ДНК на сорбенте и его многократной отмывке буферным раствором.
- Проведение ПЦР. Некоторое количество образца из биологической пробы переносится в специальную микроцентрифужную пробирку. Туда же добавляется амплификационная смесь, имеющая сложный состав, в объеме 25 мл. Пробирки устанавливают в программируемый термостат, и автоматическом режиме проводится амплификация. Время ее проведения зависит от заданной программы и составляет 2–3 часа. Одновременно с опытными пробами проводятся контрольные — положительные, включающие в себя контрольный препарат ДНК исследуемого возбудителя, и отрицательные, не содержащие исследуемую ДНК. Количество циклов амплификации варьирует от 30 до 40, более 40 циклов проводить не рекомендуется, так как это способствует увеличению количества неспецифических продуктов в пробе.
- Регистрация результатов. Фрагмент ДНК, характерный для возбудителя инфекции, выделяют методом электрофореза в присутствии специального вещества — бромистого этидия. Его соединение с фрагментами ДНК дает светящиеся полосы при облучении ультрафиолетовым излучением. Образец помещают в камеру для электрофореза и в течение 35–40 минут проводят разделение продуктов амплификации. После этого образец просматривают в ультрафиолетовом свете — наличие оранжевой светящейся полосы свидетельствует о положительном результате.
- Интерпретация результатов исследования. Результат ПЦР-диагностики может быть либо положительным, либо отрицательным. Положительный результат говорит о том, что в организме человека обнаружены следы инфекции, причем именно в данный момент времени. Количественный результат ПЦР-анализа оценить может только врач, они индивидуальны для разных типов инфекций. На основании количественного результата можно сделать вывод о степени активности заболевания и определить характер лечения.
Цена ПЦР-диагностики зависит от того, на какую конкретно инфекцию пациент планирует проверяться, от вида анализируемого материала, методики тестирования — качественной или количественной. Цена за определение одной инфекции составляет от 200 до 800 рублей в разных клиниках. Кроме того, к стоимости анализа добавится и плата за забор биоматериала — около 400 рублей. Средняя стоимость ПЦР-диагностики разных видов приведена в таблице 1.
Таблица 1. Примерные цены на анализы ПЦР в Москве
| Название анализа | Цена, руб. |
| Определение ДНК хламидия | 750 |
| Определение ДНК микоплазмы хоминис | 540 |
| Определение микоплазмы гениталиум | 350 |
| Определение ДНК уреаплазмы | 350 |
| Гонококк, определение ДНК | 350 |
| Определение ДНК герпеса (разные типы) | 350–600 |
| Определение ДНК кандиды | 570 |
| Вирус краснухи, определение РНК | 800 |
| Дифференцированное определение ДНК ВПЧ (разные типы) | 350–1900 [1] |
Полимеразную цепную реакцию (Polymerase chain reaction, ПЦР, PCR) изобрёл в 1983 году американский биохимик Кэри Б. Мюллис. В 1993 году за это открытие он был удостоен Нобелевской премии.
Сегодня области применения ПЦР как современного метода молекулярной биологии чрезвычайно широки. Особое место диагностика ПЦР занимает в медицинской практике. И причина этому достаточно проста: полимеразная цепная реакция делает невозможное возможным.
Часто диагностику ПЦР образно описывают как метод, с помощью которого можно находить иглу в стоге сена и затем строить стог из этих игл. "Иглой" является крошечный фрагмент генетического материала клеток (ДНК или РНК).
Таким образом, открытие этого метода - одно из наиболее выдающихся событий в области молекулярной биологии за последние десятилетия. Развитие метода ПЦР позволило медицинской диагностике в целом подняться на качественно новый уровень.
Основы ПЦР
Основа метода - многократное избирательное копирование (амплификация) определённого участка ДНК с целью получения такого количества генетического материала, которого будет достаточно для визуальной детекции. При этом многократно копируется (амплифицируется) только заданный участок ДНК при условии, что он присутствует в исследуемом биоматериале.
Кроме того, исследование помимо простого увеличения количества копий участков ДНК позволяет проводить другие манипуляции с генетическим материалом. Поэтому метод широко применяется в научных исследованиях, биологической и медицинской практике: в диагностике инфекционных и наследственных заболеваний, при выявлении мутаций, генотипировании, установлении отцовства, идентификация личности и др.
ПЦР в диагностике инфекционных болезней
Сегодня ПЦР-диагностика инфекций - один из самых точных, чувствительных и эффективных клинических лабораторных методов. Причём спектр выявляемых возбудителей практически неограничен – была бы разработана тест-система для ПЦР-анализа искомого возбудителя.
Благодаря своей высокой чувствительности, ПЦР позволяет выявить возбудителя даже при его минимальном содержании (то есть в исследуемом биоматериале присутствуют всего несколько молекул его ДНК).
Анализ на ИППП методом ПЦР особенно актуальны при бессимптомном течении инфекционного процесса, вызванного безусловно-патогенными микроорганизмами (Хламидия , качественное определение ДНК; Микоплазма, качественное определение ДНК; Возбудитель гонореи, качественное определение ДНК; Возбудитель трихомоноза, качественное определение ДНК). Например, при хронической гонорее у женщин даже с помощью бактериологического метода часто не удается выявить гонококк, несмотря на имеющиеся симптомы хронического воспалительного процесса в шейке матки или уретре.
Современная ПЦР-диагностика позволяет не только выявить генетический материал возбудителей инфекций, но и определить концентрации их ДНК/РНК (количественный формат исследования). Определение количества возбудителей имеет важное значение в решении вопроса о назначении лечения, особенно если выявлены условно-патогенные микроорганизмы (Микоплазма, количественное определение ДНК; Типирование уреаплазмы, количественное определение ДНК) .
ПЦР-диагностика гепатитов
В настоящее время известно как минимум 5 вирусов, способность которых вызывать поражение печени доказана. Это возбудители гепатита А, В, С, D, Е. В редких случаях гепатит может быть вызван вирусами Эпштейна-Барр и простого герпеса. Способность поражать печень таких агентов как вирусы ТТ и гепатита G сегодня признается не всеми. Все эти вирусы относятся к различным семействам, имеют разные биологические свойства и соответственно, тактика лечения будет тоже значительно отличаться в зависимости от этиологии гепатита.
Учитывая вышеизложенное, весьма актуальной проблемой является адекватная этиологическая диагностика вирусных гепатитов с выявлением конкретного возбудителя. Без использования современных молекулярно-биологических методов это невозможно. Поэтому диагностика гепатитов методом полимеразной цепной реакции - один из самых важнейших шагов в установлении причины заболевания и определения дальнейшей тактики лечения.
ПЦР в диагностике ВИЧ-инфекции
В настоящее время для лабораторной диагностики ВИЧ-инфекции используется наиболее доступный и одновременно чувствительный подход - обнаружение в крови антител к ВИЧ с помощью иммуноферментного анализа (ИФА) – с последующим подтверждением положительных результатов анализа методом иммуноблоттинга (ИБ). Эффективность выявления лиц, инфицированных ВИЧ, с помощью данного подхода может достигать 99% и более.
Но серологическая диагностика ВИЧ-инфекции имеет ряд ограничений:
В Центре молекулярной диагностики (CMD) можно сдать ПЦР-анализ на ВИЧ анонимно.
Где сдать анализы ПЦР?
ПЦР или полимеразная цепная реакция (Рolymerase Сhain Reaction) – это высокоинформативный метод диагностики, предназначенный для выявления генетических отклонений и дифференциации инфекционных заболеваний.
Клинико-лабораторная оценка биоматериала (крови, мочи и т.п.) основана на определении генно-молекулярной структуры возбудителя инфекции, что нивелирует риск ложноположительного результата анализа. За научно-медицинскую ценность метода его разработчик Кэри Мюллис был удостоен Нобелевской премии в 1993 г.
Специфика метода ПЦР крови на инфекции
Анализ крови на ПЦР (PCR) обнаруживает активных инфекционных агентов и неактивных патогенов, погибших под воздействием медицинских препаратов, на любом этапе развития болезни. Такая способность обусловлена выявлением не просто возбудителя инфекции, а его генома:
- ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) бактерий, паразитов, грибков;
- РНК (рибонуклеиновой кислоты) вирусов.
Пробирку с образцом крови, взятой у пациента, размещают в амплификаторе – реакторе, обеспечивающем последовательное нагревание и охлаждение образца. К биоматериалу добавляют реакционную смесь. В амплификаторе производится более 30 циклов смены температурного режима, каждый из которых включает 3 этапа (денатурацию, отжиг праймеров, элонгацию).
В ходе многократной реакции амплификации:
- разрываются водородные цепи макромолекул (ДНК и РНК);
- образуются комплементарные комплексы матрицы с короткими фрагментами РНК и ДНК (праймеры);
- термостойка ДНК-полимераза достраивает матричную цепь, и формирует множественные генетические копии возбудителя.
При достаточном количестве копий амплификатор дает качественно-количественную оценку обнаруженному возбудителю. Таким образом, молекулярная диагностика решает три задачи одновременно:
- обнаруживает инфекционного агента;
- дифференцирует его принадлежность (вирус, бактерия и т. д) и разновидность;
- определяет дальнейшую тактику лечения и выбор медикаментов (в соответствии с установленным заболеванием).
ПЦР крови применяют для определения вирусов и бактерий либо тяжелых паразитарных внекишечных инвазий. Генная информация является уникальной, поэтому точность исследования ПЦР практически 100%. Рolymerase Сhain Reaction определяет инфекцию даже при отсутствии активности возбудителя и выраженных симптомов болезни.
Области применения анализа
В настоящее время в медицине и криминалистике, а также для клонирования генов и установления родственных связей применяют более десятка разновидностей амплификации. В ежедневной практике кровь на ПЦР назначают медицинские специалисты:
- педиатр;
- гинеколог;
- уролог;
- дерматовенеролог;
- инфекционист;
- фтизиатр;
- пульмонолог.
Генно-молекулярная диагностика успешно применяется в неонатологии. С помощью полимеразной цепной реакции выявляют возможное заражение младенцев внутриутробно и сразу после появления на свет. Для детей с риском инфицирования анализ проводят в первые 48 часов после рождения и повторно в возрасте 3-6 месяцев.
Кроме инфекционных заболеваний, Рolymerase Сhain Reaction помогает диагностировать наследственные аномалии и мутации. В перинатальный период методом ПЦР у будущего малыша можно обнаружить:
- гемофилию – нарушение свертываемости крови;
- болезнь Хантера – патологии обменных процессов;
- мусковидоз – нарушение внешнесекреторной функции желез;
- нервно-мышечную миодистрофию Дюшенна-Беккера;
- первичный иммунодефицит;
- синдром Альпорта – патологию почек.
PCR используют для определения мутантных генов и их РНК-продуктов в диагностике онкологических заболеваний. Высокая чувствительность молекулярного метода обеспечивает выявление онкопатологий в доклинической стадии, когда очаг опухоли не превышает 0,01 см 3 в размерах.
По обнаруженным онкогенам, биологическим канцерогенам и антионкогенам диагностируют исходную стадию:
- онкогематологических болезней (рака крови и лимфатической системы);
- злокачественных образований молочных желез;
- аденокарциномы толстой кишки;
- меланомы;
- рака ротоглотки;
- наследственных форм рака.
Высокой онкогенностью обладают штаммы 16, 18, 31, 33, 35 ВПЧ (вируса папилломы человека). В 50% случаев вызывают карциному шейки матки у женщин – раковую опухоль эпителиальных клеток. Обнаружение неопластических клеток в доклинической стадии рака значительно повышает шансы на успешное лечение болезни.
Особую ценность ПЦР имеет для Службы крови. Метод позволяет определить заражение гепатитами, ВИЧ, сифилисом в бессимптомный инкубационный период. На этой стадии иммунная система еще не продуцирует антитела к возбудителям, и выявить заболевания с помощью серологических исследований невозможно.
Спектр возможностей ПЦР в диагностике инфекций
Анализ полимеразной цепной реакции крови используется для выявления ЗППП (заболеваний, передающихся половым путем) и урогенитальных инфекций, инфекционных болезней легких, печени, пищеварительной системы, так называемых, детских болезней.
| Вирусы | ||
| герпесовирус | 1 тип | обычный герпес |
| 2 тип | генитальный герпес | |
| 3 тип | краснуха | |
| 4 тип (цитомегаловирус) | цитомегалия | |
| 5 тип (Эпштейн-Барр) | инфекционный мононуклеоз | |
| папилломы человека (21 штамм) | папилломатоз | |
| HAV, HBV, HCV | гепатит А, В, С | |
| иммунодефицита | ВИЧ, СПИД | |
| Бактерии | ||
| бледная трепонема | сифилис | |
| гарднереллы | гарднереллез | |
| гонококки | гонорея | |
| уреаплазма | уреаплазмоз | |
| сальмонелла | сальмонеллез | |
| палочка Коха | туберкулез | |
| листерия | листериоз | |
| стрептококки и стафилококки | сепсис, пневмония, менингит | |
| Паразиты, прокариоты, простейшие | ||
| описторхи (печеночные сосальщики) | описторхоз | |
| плазмодий | малярия | |
| токсоплазма | токсоплазмоз | |
| лямблии | лямблиоз | |
| хламидии | хламидиоз | |
| трихомонада | трихомониаз | |
| микоплазма | микоплазмоз | |
| эхинококки | эхинококкоз | |
| шистосомы | шистосомоз | |
| цестоды | альвеококкоз | |
- хламидиоз;
- гонорея;
- трихомониаз;
- сифилис;
- ВИЧ;
- обычный и генитальный герпес;
- цитомегалия и инфекционный мононуклеоз;
- папилломатоз;
- гепатиты В, С.
А также микоплазмоз и уреаплазмоз – не относящиеся к венерическим болезням, но передающиеся при интимной близости. Отдельный анализ крови ПЦР на кандидоз (молочницу) практикуется редко, поскольку заболевание легко выявляется по мазку из влагалища (у мужчин из уретры).
Прямыми показаниями являются симптоматические проявления, характерные для половых инфекций:
- длительная фебрильная (38-39 ℃) температура тела;
- увеличение лимфатических узлов;
- кожная сыпь;
- зудящие высыпания в области наружных половых органов;
- поллакиурия (учащенное мочеиспускание), сопровождающаяся жжением в уретре;
- боли в нижней части живота, иррадиирующие в поясницу;
- диспареуния (болезненные ощущения во время интимной близости и после секса);
- лейкоррея у женщин (неспецифические влагалищные выделения с неприятным запахом) и выделение слизи из уретры у мужчин.
ПЦР-12 рекомендовано пройти при планировании беременности.
Основные достоинства PCR
Метод полимеразной цепной реакции применяется в совокупности с другими исследованиями или заменяет:
- Микроскопию (обычную и люминесцентную) – изучение крови под микроскопом (люминесцентным микроскопом).
- Бактериологический посев – высаживание биоматериала на питательные для паразитов, бактерий и т. д. среды, и выращивание в лабораторных условиях колоний болезнетворных микроорганизмов.
- Серологические тесты – основаны на выявлении специфических антител (иммуноглобулинов) к антигену (инфекционному агенту): реакция иммунофлуоресценции (РИФ), иммуноферментный анализ (ИФА), реакция иммобилизации бледных трепонем (РИБТ), реакция пассивной гемагглютинации (РПГА).
ПЦР используют для уточнения спорных диагнозов, при получении ложноположительных и ложноотрицательных результатов других анализов. Прерогативы ПЦР-диагностики:
- Высокая точность типизации возбудителей. Оценка уникальных для каждого микроорганизма фрагментов ДНК и РНК дает возможность распознать конкретный штамм вируса, разновидность паразитов, грибков и бактерий.
- Гиперчувствительность к инфекционным агентам. Чтобы обнаружить инфекцию, для ПЦР достаточно молекулярного присутствия патогенного микроорганизма.
- Оперативность проведения анализа. В отличие, к примеру, от бакпосева для выполнения которого требуется 7-14 дней, результаты PCR можно получить через 24 часа (в платных диагностических центрах интервал ожидания может быть сокращен до 5-7 часов).
- Универсальность. Диагностические возможности метода в области инфекционных болезней практически не ограничены.
- Комплексность. Одного образца крови достаточно для проведения исследования на несколько патогенных микроорганизмов.
- Специфичность. При проведении ПЦР исключены перекрестные реакции иммуноглобулинов с близкородственными не комплементарными антигенами, следовательно, невозможен ложноположительный результат исследования.
О недостатках Рolymerase Сhain Reaction можно говорить в свете высоких требований к оснащению лаборатории и квалификации медицинского персонала. Анализ проводится в условиях абсолютной стерильности, со строгим соблюдением температурного режима. Присутствие посторонних ДНК в воздухе может исказить результаты исследования.
Подготовка к анализу крови методом полимеразной цепной реакции
Подготовительные мероприятия обеспечивают максимальную объективность результатов исследования. Правила подготовки к ПЦР анализу крови включают:
- отказ от приема медикаментов за 5-7 дней до сдачи крови;
- ограничение жирной пищи и исключение из рациона спиртных напитков за 2 дня;
- сокращение физической активности накануне забора крови;
- соблюдение режима голодания 8-12 часов (сдавать кровь необходимо натощак).
За час до процедуры рекомендуется отказаться от никотина (не курить). Забор крови производится из вены, в утренние часы. В современных лабораториях, имеющих условия для проведения ПЦР-диагностики, биоматериал берут при помощи стерильных вакутейнеров. Кровь пациента хранится в течение двух недель, что делает возможным проведение дополнительных тестов.
О результатах и ценах
Результаты исследования можно получить на следующий день. Количественный показатель, иначе, число полученных копий инфекционного агента, указывается редко. В большинстве случаев пациент получает бланк с качественной интерпретацией результата. Варианты могут быть:
Положительный результат при отсутствии выраженных проявлений болезни свидетельствует о латентном бессимптомном течении инфекции или пребывании возбудителя в стадии инкубации. Исследование относится к средней ценовой категории.
В клиниках Москвы и других крупных городов стоимость определения одного вида инфекции варьируется от 300 до 500 руб. Комплексный анализ ПЦР-12, как правило, обходится дешевле, чем проверка на каждый возбудитель отдельно.
Итоги
Полимеразная цепная реакция (реакция амплификации) – современное клинико-диагностическое исследование крови и других биожидкостей человека. Анализ основан на обнаружении и дифференциации молекулярного фрагмента вируса, бактерии и т. д. для определения инфекции или поврежденного гена для выявления мутаций, анормальных отклонений в развитии, наследственных патологий.
Ключевые преимущества ПЦР перед иными лабораторными тестами:
- диагностика заболеваний в исходном периоде (при отсутствии психосоматических проявлений);
- обнаружение нескольких патогенов, атакующих организм по одному биообразцу;
- чувствительность практически ко всем инфекционным агентам;
- определение начальных (доклинических) форм рака;
- определение генетических патологий во внутриутробном периоде развития ребенка.
Исследование является высокоинформативным, доступным и оперативным по времени выполнения. Результаты можно получить на следующий день после анализа.
Читайте также: