Что такое пср в анализах

Нечасто возникает ситуация, когда за разработку технологии научного исследования, которое потом широко применяется в клинической практике, автор получает Нобелевскую премию. Но именно так произошло с Кэрри Муллисом, который в 1993 году получил Нобелевскую премию по химии. Итогом его многолетних исканий явился метод полимеразной цепной реакции или ПЦР. Что это такое? Почему этот способ изучения молекулярных структур так широко стал применяться в медицине, хотя в науке он считается экспериментальным способом? Чтобы разобраться в этом, нужно вспомнить, что такое геном.

Что такое геном?

Известно, что каждое живое существо на планете обладает определенным набором наследственной информации, которая передается от поколения к поколению. У человека это информация зашифрована в 46 хромосомах, у других живых существ, как животных, так и растений, существует иное количество хромосом. Но в каждой хромосоме содержатся очень компактно скрученные нити ДНК – дезоксирибонуклеиновой кислоты, которая является гигантской молекулой «биологической памяти».

Именно молекула ДНК хранит закодированную информацию о структуре живой ткани, а точнее — о белках, которые должны синтезироваться. По сути, ДНК представляет собой матрицу, на которой один за другим располагаются участки, отвечающие за синтез отдельных белков. У каждого живого существа есть свои собственные, уникальные участки этой молекулы, которые не встречаются у другого вида: белки строго видоспецифичны, а их определенная последовательность также уникальна. Как же можно воспользоваться этой структурой в диагностических целях?

В том случае, если проводится анализ крови ПЦР методом, то можно выделить наследственный материал тех живых существ, которые оставили свои следы в организме человека. Конечно, прежде всего, это возбудители различных инфекционных заболеваний: вирусы и бактерии, грибы и простейшие, другие патогенные формы жизни.

Вся сложность состоит в том, что если в организм человека попало определённое количество возбудителей, например, бактерий, и организм их уже успела разрушить, то в плазме крови сохраняются незначительные обрывки наследственной информации.

Эти обрывки и остатки содержат, в том числе, фрагменты тех самых уникальных последовательностей ДНК, но их нужно каким-то образом сделать узнаваемыми. Как же получить выявляемые участки генома, которые можно подвергнуть дальнейшему исследованию, и дать ответ, находится ли данный возбудитель в организме, или его остатки? Для этого и разработан метод полимеразной цепной реакции, или анализ крови на ПЦР в медицине. В чём суть метода?

Что такое полимеразная реакция?

Полимераза — это особый фермент, который в соответствующих условиях может многократно умножать, или амплифицировать заданный участок ДНК, копируя его много раз. Этот метод напоминает человека, который вошел в темную комнату с зеркальными стенами, и зажег в ней фонарик. Многократное отражение луча от стен делает комнату светлой, хотя луч из фонарика по-прежнему выходит один. Также и фермент ДНК полимераза, позволяет многократно увеличить количество наследственного материала, делая его концентрацию доступной для определения.

Сама технология этой реакции — достаточно тонкий процесс. В начале необходимо задать точную температуру, которая измеряется десятыми долями градусов. Материал, в котором, возможно, находится наследственный материал возбудителей, нагревают до высокой температуры, чтобы разрушить водородные связи внутри двухцепочечной структуры ДНК.

Затем добавляется в раствор ДНК полимераза, особые праймеры, которые крепятся к свободным концам фрагментов ДНК, откуда и начинает работать полимераза, туда же добавляются нуклеотиды — аденин, гуанин, цитозин и тимин, и проводятся определенный технологические процедуры. В результате на выходе образуется гораздо больше копий с заданными параметрами, чем на входе этой реакции. Если ДНК полимераза успешно справилась с заданием, то многократно умноженный и достроенный фрагмент сверяется с необходимой базой данных, и затем делается заключение о наличие в организме определённого возбудителя.

Где еще применяется ПЦР?

Не стоит думать, что анализ крови на ПЦР и применение ее в медицине является единственным. Различных способов исследовать наследственный материал методом ПЦР существует много. Насчитывается более 10 разновидностей полимеразной цепной реакции, например, инвертированная, ступенчатая, с обратной транскрипцией, ПЦР длинных фрагментов, и даже виртуальная ПЦР. Последняя разновидность есть не что иное, как математический метод компьютерного моделирования, который проводится для предсказания достоверности будущих реакций.

В современной практике полимеразная цепная реакция с успехом применяется в криминалистике, если на месте преступления оставлены биологические материалы. Если есть подозреваемый, то нет никаких проблем с идентификацией принадлежности материала конкретному лицу.

ПЦР диагностика помогает выявить отцовство, а также применяется для клонирования генов, которая необходима в современной медицине для создания моноклональных антител. Они перспективны как способ лечения лечения злокачественных новообразований, рассеянного склероза, и многих аутоиммунных болезней. Также это реакция применяется в генетике для секвенирования ДНК, а также для экспериментального мутагенеза, или внесения необходимых исследователям изменений в избранный геном.

Применение в медицине

Расшифровка анализа крови, выполненного методом ПЦР, позволяет быстро и с высокой достоверностью определить наличие в организме пациента возбудителей очень многих заболеваний, которые не растут на искуственных средах. Чаще всего к ним относятся различные вирусы и «капризные» микроорганизмы. Это вирусы папилломы и клещевого энцефалита, цитомегаловирусная инфекция и туберкулез, вирусные гепатиты и мононуклеоз, герпетическая инфекция и ВИЧ-инфекция, микоплазменная и хламидийная инфекция.

Что показывает анализ? Практически всегда он выполняется качественно, и в заключении дается ответ, есть в образце наследственный материал определенного возбудителя, или его нет, человек заражен, или инфицирования не выявлено. Иногда проводится количественное определение, но оно выполняется реже и стоит дорого дороже.

Большим преимуществом является то, что сдавать кровь на ПЦР вполне можно безо всякой подготовки, в отличие от изучения многих биохимических показателей. Кровь сдается, как обычно, без сложностей. В начале XXI века метод ПЦР — золотой стандарт диагностики различных инфекций. Но, как и у любого способа, у метода ПЦР имеются плюсы и минусы.

Плюсы и минусы

Безусловными плюсами этого метода является широкая универсальность. Он может обнаружить очень многих возбудителей, исследовать можно любой биоматериал, от соскобов и до биоптатов тканей, от крови и слюны до мочи и спермы. При необходимой подготовке в одном образце можно сразу поставить реакцию на выявление нескольких возбудителей, провести групповое определение.

Метод ПЦР очень чувствительный, и даже если в исследуемом образце находится всего лишь несколько обрывков ДНК, то можно определить даже раннюю стадию заболевания, включая даже день заражения. Это реакция показана для выявления латентной инфекции, которая никак себя не проявляет, в том числе, если у пациента на фоне иммунодефицита не синтезируются антитела.

Метод ПЦР позволяет проводить быструю диагностику, и уже на следующий день после сдачи анализов получить результат. Наконец, ПЦР — диагностика отличается высокой достоверностью, точностью, и, как показала практика, небольшой стоимостью. Последнее качество очень важно, поскольку при поиске различных инфекций пациенту приходится платить сразу за постановку реакций для поиска нескольких возбудителей. Поэтому количество ПЦР-исследований в каждой крупной лаборатории очень велико.

Но не существует совершенных методов исследования. Следует помнить, что далеко не каждая лаборатория может себе позволить проведение анализов ПЦР. Необходим специальный прибор, в котором ставится реакция, и он называется амплификатор. Профессионализм специалистов лаборатории должен быть очень высоким, соблюдение технологии — безукоризненным, а чистота в лаборатории должна быть абсолютной. Также предъявляются высокие требования к чистоте и исходного образца. В том случае, если берется кровь, то необходимо тщательно обработать кожу, иначе в кровь могут попасть частицы микроорганизмов, которые находятся на ее поверхности. Это же относится и к другим образцам, например, смывам из носоглотки, или к вагинальным мазкам.

Не так давно был разработан надежный, высокочувствительный и быстрый метод диагностики различных инфекционных заболеваний человека. Такой способ имеет название «анализ ПЦР». Что это такое, в чем его сущность, какие он может выявить микроорганизмы и как правильно его сдавать, мы расскажем в нашей статье.

История открытия

Изобрел способ полимеразной цепной реакции (ПЦР) американский ученый Кэри Мюллис в 1983 г. Изначально запатентован метод диагностики компанией "Цетус Корпорейшн", в которой и работал его создатель. Но в 1992 г. все права и патенты были проданы компании "Хоффман-Ля Рош". После чего оказалось, что параллельно похожие исследования проводились и были зафиксированы другими американскими биологами, такими как Элис Чен, Дэвид Эдгар, Джон Трел. В 1980 г. занимались данной проблемой и советские ученые А. Слюсаренко, А. Каледин и С. Городецкий. Поэтому определить единственного правообладателя оказалось невозможным. Многие выдающиеся биохимики внесли определенный вклад в разработку методики полимеразной церной реакции и запатентовали свои нововведения. На данный момент анализ методом ПЦР проводят повсеместно в специально оборудованных лабораториях.

Сущность метода ПЦР-диагностики

Анализ ПЦР: что это такое и как он работает? Сущность метода заключается в том, чтобы с помощью специального фермента ДНК-полимеразы в искусственных условиях увеличить в объеме определенную микробную среду. Для этого многократно преумножают имеющийся ДНК-материал. Таким образом, при наличии патогенного микроорганизма в образце его количество будет увеличено за счет биохимических лабораторных манипуляций, и бактерию не составит труда обнаружить в микроскоп.

Как проводится исследование материала?

Для проведения анализа требуется:

• ДНК-матрица;
• праймеры, соединяющие концы фрагмента материала;
• термоустойчивый фермент ДНК-полимеразы;
• химические вещества, обеспечивающие правильную работу ферментов;
• буферный раствор, необходимый для создания соответствующих условий для роста и развития ДНК-материала.

Для выполнения ПЦР выполняют 25-30 повторов, состоящих из трех стадий: денатурации, отжига и элонгации.

Для анализа полимезарной цепной реакции используют специальный прибор – амплификатор. Современное оборудование позволяет устанавливать необходимую программу нагревания и охлаждения пробирок для устранения ошибок во время проведения диагностики.

Где применяют диагностику?

Метод полимезарной цепной реакции используют в различных областях медицины:

• криминалисты с его помощью идентифицируют генетический материал, например волосы, слюну или кровь;
• анализ крови ПЦР помогает при генотипировании, например для обнаружения индивидуальной генетически заложенной реакции на определенный лекарственный препарат;
• с помощью такого метода устанавливают наличие родственных связей между людьми;
• самым востребованным ПЦР-метод стал в медицинской диагностике для определения различных инфекционных заболеваний.

Какие инфекции выявляет ПЦР?

Итак, медицина давно и успешно использует анализ ПЦР. Что это такое, мы уже узнали. А каких возбудителей можно обнаружить с его помощью? Методом ПЦР диагностируются следующие инфекционные заболевания:

• гепатиты А, В, С;
• уреаплазмоз;
• кандидоз;
• хламидиоз;
• микоплазмоз;
• гарднереллез;
• инфекционный мононуклеоз;
• трихомониаз;
• папилломавирусная инфекция;
• туберкулез;
• герпесная инфекция 1-го и 2-го типов;
• хеликобактериоз;
• цитомегаловирус;
• дифтерия;
• сальмонеллез;
• ВИЧ-инфекция.

Также методы ПЦР используются в диагностике онкозаболеваний.

Преимущества метода

Диагностика ПЦР обладает рядом преимуществ:

1. Высокая чувствительность. Даже при наличии всего нескольких молекул ДНК микроорганизма анализ ПЦР определяет наличие инфекции. Поможет метод при хронических и латентно протекающих заболеваниях. Часто в таких случаях микроорганизм является некультивируемым иными способами.
2. Для исследования подходит любой материал, например слюна, кровь, половые выделения, волосы, клетки эпителия. Наиболее распространенным является анализ крови и урогенитального мазка на ПЦР.

Рекомендации по подготовке к анализу

Чтобы результаты были достоверными при проведении исследования ПЦР, сдать анализ нужно, соблюдая рекомендации по предварительной подготовке к диагностике:

1. Перед сдачей слюны следует воздержаться от приема пищи и лекарств за 4 часа до забора материала. Непосредственно перед процедурой прополощите рот кипяченой водой.
2. Вышеуказанными правилами нужно руководствоваться и при взятии образца с внутренней поверхности щеки. После полоскания рекомендуют провести легкий массаж кожи для выделения секрета железы.
3. Мочу обычно собирают в домашних условиях. Для этого нужно провести тщательный туалет половых органов. В стерильный пластиковый контейнер необходимо собрать 50-60 мл мочи. Для обеспечения чистоты материала рекомендуется женщинам вставить тампон во влагалище, а мужчинам максимально оттянуть кожную складку. Нельзя сдавать материал в период менструальных выделений.
4. Для сдачи спермы нужно воздержаться от полового акта в течение 3 дней до забора материала. Также врачи советуют отказаться от посещения сауны и принятия горячей ванны, употребления алкоголя и острой пищи. За 3 часа до анализа нужно воздержаться от мочеиспускания.
5. Для сдачи урогенитального мазка, например если проводится анализ на хламидии ПЦР, как женщинам, так и мужчинам рекомендуется половой покой в течение 3 дней. За 2 недели до анализа нельзя принимать антибактериальные препараты. За неделю нужно прекратить использование интимных гелей, мазей, влагалищных свечей, спринцевание. За 3 часа до исследования нужно воздержаться от мочеиспускания. Во время менструаций забор материала не проводится, лишь спустя 3 дня после прекращения кровяных выделений можно взять урогенитальный мазок.

ПЦР во время беременности

В период ожидания малыша многие инфекционные заболевания, передающиеся половым путем, являются крайне опасными для нормального развития плода. ЗППП могут спровоцировать внутриутробную задержку развития, выкидыш или преждевременные роды, врожденные пороки ребенка. Поэтому крайне важно пройти на ранних сроках беременности обследование методом ПЦР. Сдать анализ необходимо при постановке на учет – до 12 недель.

Забор материала происходит из канала шейки матки с помощью специальной щеточки. Процедура безболезненная и не представляет опасности для малыша. Обычно во время беременности проводят анализ на хламидии ПЦР-методом, а также на уреаплазмоз, микоплазмоз, цитомегаловирус, герпес, папилломавирус. Такой комплекс обследования называют ПЦР-6.

ПЦР для диагностики ВИЧ

В связи с тем, что метод полимеразной цепной реакции очень чувствителен к изменениям в организме и условиям проведения диагностики, многие факторы могут повлиять на результат. Поэтому анализ ПЦР на ВИЧ-инфекцию не является достоверным методом, его эффективность – 96–98 %. В остальных 2-4 % случаев тест дает ложноположительные результаты.

Но в некоторых ситуациях без ПЦР-диагностики ВИЧ не обойтись. Обычно ее проводят людям с ложноотрицательным результатом ИФА. Такие показатели говорят о том, что у человека еще не выработались антитела к вирусу и их невозможно выявить без многократного увеличения количества. Именно этого можно достичь, проведя анализ крови ПЦР-методом.

Также необходима такая диагностика детям первого года жизни, рожденным от ВИЧ-позитивной матери. Метод является единственным способом достоверного определения статуса ребенка.

ПЦР для диагностики гепатитов

Метод полимеразной цепной реакции позволяет обнаружить ДНК вируса гепатитов А, В, С задолго до образования антител к инфекции или появления симптомов болезни. Особенно эффективным является анализ ПЦР на гепатит С, так как в 85 % случаев такое заболевание протекает бессимптомно и без своевременного лечения переходит в хроническую стадию.

Своевременное обнаружение возбудителя поможет избежать осложнений и длительного лечения.

Комплексное обследование ПЦР

Комплексный анализ ПЦР: что это такое? Это обследование методом полимезарной цепной реакции, которое включает в себя определение одновременно нескольких видов инфекций: микоплазмы гениталиум, микоплазмы хоминис, гарднереллы вагиналис, кандиды, трихомонады, цитомегаловируса, уреаплазмы уреалитикум, герпеса 1-го и 2-го типов, гонореи, папилломавируса. Цена такой диагностики колеблется от 2000 до 3500 руб. в зависимости от клиники, используемых материалов и оборудования, а также от вида анализа: качественного или количественного. Какой необходим в вашем случае – решит врач. В одних случаях достаточно лишь просто определить наличие возбудителя, в других, например при ВИЧ-инфекции, важную роль играет количественный титр. При диагностике всех вышеперечисленных возбудителей обследование называют «анализ ПЦР-12».

Расшифровка результатов анализа

Расшифровка анализа ПЦР не представляет сложности. Есть лишь 2 шкалы показателя – «положительный результат» и «отрицательный результат». При обнаружении возбудителя врачи могут с 99%-й уверенностью подтвердить наличие заболевания и приступить к лечению пациента. При количественном методе определения инфекции в соответствующей графе будет указан числовой показатель обнаруженных бактерий. Только врач может определить степень заболевания и назначить необходимое лечение.

В некоторых случаях, например при определении ВИЧ-инфекции методом ПЦР, при отрицательном результате возникает необходимость проведения дополнительных обследований для подтверждения полученных показателей.

Где сдать анализ?

Где сдать ПЦР-анализ: в государственной поликлинике или в частной лаборатории? К сожалению, в муниципальных медицинских учреждениях аппаратура и методы нередко устаревшие. Поэтому лучше отдать предпочтение частным лабораториям с современным оборудованием и высококвалифицированными кадрами. Кроме того, в частной клинике вы получите результаты значительно быстрее.

В Москве многие частные лаборатории предлагают проведение анализа ПЦР на различные инфекции. Например, в таких клиниках, как «Вита», «Комплексная клиника», «Счастливая семья», «Уро-Про», проводят анализ ПЦР. Цена обследования составляет от 200 руб. за определение одного возбудителя.

Можно сделать вывод, что диагностика инфекционных заболеваний методом ПЦР в большинстве случаев является быстрым и достоверным способом обнаружения возбудителя в организме на ранних сроках инфицирования. Но все же в определенных случаях стоит выбрать другие способы диагностики. Определить необходимость проведения такого исследования может только специалист. Расшифровка анализа ПЦР также требует профессионального подхода. Следуйте рекомендациям врача и не сдавайте самостоятельно анализы, в которых нет необходимости.

Высокотехнологичные лабораторные методы диагностики дают возможность выявить множество заболеваний на самых ранних стадиях. Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) — один из самых новых и точных способов диагностики. За его разработку ученый Кэри Муллис получил в 1993 году Нобелевскую премию. Сегодня этот метод хотя и считается экспериментальным, но уже широко и успешно применяется в медицине.

ПЦР-диагностика: суть подхода

Метод ПЦР использует принципы молекулярной биологии. Его суть заключается в применении особых ферментов, которые многократно копируют фрагменты РНК и ДНК возбудителей болезни, которые находятся в пробах биоматериала, например в крови.

После этого работники лаборатории сверяют полученные фрагменты с базой данных, выявляют тип возбудителя болезни и его концентрацию.

ПЦР проводят в амплификаторе — приборе, охлаждающем и нагревающем пробирки с пробами биоматериала. Нагрев и охлаждение необходимы для проведения репликации. Точность температурного режима влияет на точность результата.

Сферы применения метода

Диагностические возможности метода ПЦР огромны, с его помощью можно выявить самые разные инфекции. Чаще всего ПЦР-метод применяют для диагностики:

• ВИЧ;
• герпеса;
• различных половых инфекций, в частности хламидиоза, уреаплазмоза, гарднереллеза, микоплазмоза и трихомониаза;
• кандидоза;
• гепатитов;
• мононуклеоза;
• листериоза;
• цитомегаловируса;
• туберкулеза;
• вируса папилломы человека;
• клещевого энцефалита.

Это далеко не полный список, метод ПЦР-анализа используется в разных областях медицины.

Преимущества и недостатки подхода

У диагностики методом ПЦР много плюсов:

Высокая чувствительность. Метод позволяет выявить возбудителя болезни даже при наличии нескольких молекул его ДНК, то есть на очень ранних стадиях, при хронической форме заболевания, а так же в случаях, когда болезнь никак себя не проявляет, протекая латентно.

Универсальность. Для проведения ПЦР анализа подходит почти любой биоматериал — от крови и слюны до клеток кожи.

Широкий охват. Исследование одного образца может выявить сразу нескольких возбудителей болезни.

Оперативность. Результат, как правило, готов через 5–7 часов, то есть получить заключение можно уже на следующий день после забора биоматериала.

Точность. Метод ПЦР практически никогда не дает ложноположительных или ложноотрицательных результатов, если была соблюдена технология проведения этого анализа.

Невысокая стоимость. По цене ПЦР-анализ сравним с любыми другими лабораторными анализами крови.

Однако следует понимать, что совершенных методов анализа не бывает. У ПЦР есть и минус — высокие требования к соблюдению технологии и к профессионализму лаборантов. Если образец был загрязнен, анализ может дать ложный результат. Поэтому проводить ПЦР-диагностику лучше только в самых лучших лабораториях, где внедрены системы контроля качества работы.

Исследуемый биоматериал

Для ПЦР-диагностики заболеваний на анализ берут разные виды биоматериала. Выбор зависит от типа инфекции. При анализе на ЗППП методом ПЦР берут соскоб или мазок из шейки матки или уретры, а также мочу. Для выявления герпеса, цитомегаловируса, гепатита, токсоплазмоза и ВИЧ на анализ берут кровь. При анализе на мононуклеоз и цитомегаловирус берут мазок из зева. Спинномозговая жидкость используется для анализа при поражениях нервной системы, для диагностики внутриутробных инфекций исследуются ткани плаценты, для выявления легочных инфекций — мокрота или плевральная жидкость.

Подготовка к исследованию

Подготовка к ПЦР-диагностике напрямую зависит от типа биоматериала. Кровь сдается натощак утром. Моча также сдается утром, в лабораторных условиях, в стерильный контейнер. Перед сдачей мазка или соскоба из урогенитальной области нельзя вступать в половые контакты за несколько дней до исследования, не следует проводить спринцевания. Мазок или соскоб нельзя сдавать во время менструации и в течение 2-х дней после ее окончания.

Методы ПЦР-диагностики заболеваний

Существует немало различных методик ПЦР-диагностики: ПЦР в реальном времени, секвенирование, пиросеквенирование, микрофлюидные технологии. Сейчас наиболее распространенным способом проведения анализа является ПЦР в реальном времени — этот метод практически не допускает ложноположительных результатов, к тому же срок обработки образцов при исследовании таким способом сокращается — результат можно получить уже через час.

Расшифровка результатов

Для пациента результат ПЦР-анализа может быть либо положительным, либо отрицательным. Отрицательный означает, что следов враждебной ДНК не обнаружено и человек здоров. Положительный подразумевает наличие фрагментов ДНК возбудителя болезни — это значит, что человек заражен и ему требуется лечение.

Нередко ПЦР-диагностика дает положительный результат, но пациент не чувствует никакого недомогания, а признаки болезни отсутствуют. Однако это означает не ошибку, а очень раннюю стадию заболевания. В этом случае необходимы дополнительные исследования и лечение. Если заболевание было диагностировано на столь ранней стадии, следует начинать терапию как можно скорее, ведь чем дальше зайдет болезнь, тем сложнее будет ее вылечить.

ПЦР-диагностика инфекций невероятно точна — она позволяет обнаружить возбудителя болезни, даже если в пробе находится всего одна-единственная молекула его ДНК. Именно это качество сделало ПЦР-анализ одним из эффективнейших диагностических инструментов как для определения наличия инфекции, так и для контроля за ходом лечения.