Что значит real time pcr

Сущность обследования ПЦР в реальном времени

Сегодня ДНК-анализы активно используются с целью диагностирования инфекций и могут выявить даже единичных возбудителей. Самый известный способ исследования ДНК — полимеразная цепная реакция. Сегодня в медицинской практике активно внедряется новый метод — ПЦР в реальном времени. Суть его заключается в наблюдении и численной оценке накапливания продуктов полимеразной цепной реакции при автоматической фиксации и расшифровке результатов.

Применение этого метода анализа исключает стадию электрофореза. Это дает возможность предотвратить ложноположительные результаты и существенно сократить время для получения результата. ПЦР в реальном времени дает возможность исследовать материал за 20-60 минут и обнаружить даже одну молекулу дезоксирибонуклеиновой кислоты в пробе.

Анализ ПРЦ: сущность обследования и его принципы

Полимеразный метод цепной реакции создал Кэри Мюллис в 1983 г. За свое изобретение, ставшее одним из самых выдающихся в конце 20 века в сфере молекулярной биологии, он удостоился Нобелевской премии по химии (1993).

Принцип анализа методом ПЦР real time базируется на выявлении в биоматериале малой части ДНК провокатора подозреваемой инфекции. Дезоксирибонуклеиновая кислота состоит из множества оснований, поэтому для распознавания заболевания хватит минимального фрагмента молекулы. В период проведения ПЦР-анализа выискивается такой элемент ДНК, который характерен только для конкретного возбудителя инфекции.

Полимеразная цепная реакция непосредственно применяется с целью, чтобы обнаруженный фрагмент расплодить. К концу исследования фрагментов должно накопиться не меньше 1012.

Преимущества ПЦР в реальном времени:

• высокая достоверность анализа;
• определение численности фрагментов ДНК в материале;
• минимальный риск получения ошибочного результата при диагностике;
• короткий срок осуществления ПЦР анализа;
• возможность обнаружения нескольких возбудителей одновременно;
• фиксация процедуры и результатов в электронном виде.

Инфекции, выявляемые с помощью ПЦР-диагностики

В реальном времени ПЦР используется в медицинской практике для определения вирусной, бактериальной нагрузки (количества агентов), для установления числа внутриклеточных возбудителей инфекций, для анализа результативности лечения, для выявления устойчивости к лекарственным препаратам.

Заболевания, которые можно выявить с помощью ПЦР:

• ВИЧ-инфекция;
• инфекции, которые передаются половым путем;
• вирусные гепатиты;
• папилломавирус человека;
• мононуклеоз;
• цитомегаловирусная инфекция;
• герпес;
• туберкулез;
• клещевой энцефалит;
• кандидоз;
• хеликобактерная инфекция.

Материал для сдачи ПЦР-анализа

Противопоказаний для данного исследования нет — все могут проводить ПЦР. Для изучения берут биоматериал человека:

• соскоб клеток эпителия (из уретры у мужчин, из половых путей у женщин);
• кровь и ее компоненты;
• жидкости (плевры, суставов и др.);
• слизь;
• слюна;
• моча;
• мазок спермы у мужчин.

Материал помещают в амплификатор — прибор для ПЦР реал тайм.

Подготовка к ПЦР-анализу

Точность результатов, которые дает ПЦР диагностика, в большей степени зависит от соблюдения человеком рекомендаций по подготовке к анализу. Перед исследованием нужно придерживаться таких рекомендаций:

1. За 10 дней до проб нужно прервать прием антибактериальных препаратов и терапевтические процедуры (если это не противоречит рекомендациям врача). Мужчинам не желательно мочиться за 4-5 часов до осуществления процедуры ПЦР в реальном виде.
2. Полимеразная цепная реакция у женщин проводится до месячных или спустя 1-4 дня после их окончания.
3. Перед забором крови нельзя есть и пить.
4. Моча собирается утром в стерильную емкость.

Непосредственно перед сдачей анализа:

1. Не проводить туалет половых органов с помощью антибактериальных средств.
2. Не мочиться минимум за 3 часа до ПЦР анализа.
3. Исключить спринцевание женщинам, не применять вагинальные свечи.
4. Положительный исход диагностики зависит также от чистоты материала — очень важно исключить его контаминацию, которая ставит под сомнение достоверность результата.
5. Рекомендуется приходить на обследование в период обострения заболевания. Если был незащищенный половой акт, должно пройти минимум 3 недели, прежде чем может проводиться диагностика.

Как берут анализ ПЦР real time?

Существуют определенные стандартные правила сбора биологического материала. Образцы материала берут в процедурном кабинете с помощью специального стерильного одноразового инструмента. После этого образцы помещаются в стерильные пробирки, которые перед этим обрабатываются хромовой смесью и подвергаются воздействию высокой температуры.

Венозная кровь собирается на голодный желудок. Перед исследованием необходимо исключить употребление жирной и аллергенной пищи. Для сбора мочи необходимо помыть половые органы чистой водой, собрать мочу в стерильную емкость и отнести в лабораторию. Если берется мазок из влагалища, врач использует специальный инструмент, когда пациентка располагается на гинекологическом кресле. Соскоб у мужчин берут из внешней части уретры. Когда материал взят, пробу направляют на исследование.

Расшифровка результатов ПЦР

Итоговый результат будет готов через сутки после сбора биоматериала. Иногда полимеразная цепная реакция может дать результат через час. Если в исходном материале не выявлено следов молекул возбудителей инфекций, то считается, что анализ ПЦР отрицательный.

Если выявлены следы инфекции в диагностируемом биоматериале, то результат положительный. Он свидетельствует о присутствии возбудителя в момент времени, когда сдавалась проба. Бывает, что полимеразная цепная реакция дает положительный результат, но нет видимых симптомов заболевания, то есть человек является носителем инфекции без демонстрации клинических признаков. В этом случае лечение не требуется, но необходимо постоянное наблюдение специалиста.

Инфекция от носителя может передаваться здоровому человеку. Также болезнь может переходить в хроническую форму. Если анализ дает положительный результат в крови, то это подтверждает факт, что человек уже не является носителем, и требуется лечение. Для каждого конкретного носителя инфекции количественный результат ПЦР может оценить врач индивидуально.

Расшифровка анализа дает возможность определить меру активности заболевания и его стадию. Этот фактор влияет на дозу назначенных препаратов, на курс лечения.

Полимеразная цепная реакция в реальном времени практически не дает ложноположительного результата, когда при отсутствии инфекции диагностика дает положительную пробу. Ложный результат ПЦР отрицательный прослеживается редко. Обычно это связано с тем, что в данный момент отсутствует активность инфекции.

На сегодняшний день полимеразная цепная реакция в реальном времени — одно из самых безошибочных исследований. Но при подозрении на любое заболевание не обязательно прибегать только к этому виду исследования. Есть определенная группа инфекций, для которых предпочтительны другие методы. Для каждого конкретного случая следует проконсультироваться со специалистом.

Источник

Сколько стоит сдать ПЦР-анализ

Я пять лет работал в государственной медицинской лаборатории.

По опыту знаю, что пациентам бывает непросто разобраться с тем, какие тесты им нужно сдавать, да и нужно ли вообще. В этой статье расскажу, что такое ПЦР-анализы и можно ли на них сэкономить.

Сходите к врачу

Наши статьи написаны с любовью к доказательной медицине. Мы ссылаемся на авторитетные источники и ходим за комментариями к докторам с хорошей репутацией. Но помните: ответственность за ваше здоровье лежит на вас и на лечащем враче. Мы не выписываем рецептов, мы даем рекомендации. Полагаться на нашу точку зрения или нет — решать вам.

Что такое ПЦР-тесты и зачем их сдавать

Полимеразная цепная реакция — метод, позволяющий обнаружить конкретный генетический материал в образце. В качестве образца можно взять почти что угодно: от анализа крови пациента до древних костей или окурков из пепельницы на лестничной площадке. Например, сотрудники криминалистических лабораторий применяют ПЦР-тест , чтобы по частичкам ДНК с места преступления установить личность преступника или его жертвы. Это почти как отпечатки пальцев, только не рук, а генетического материала.

В отличие от криминалистов, врачей обычно интересуют две вещи:

1. «Личность» микроскопических преступников — вирусов и бактерий, которые вызвали заболевание у пациента.
2. Особенности строения генома пациента — например, у людей с лейкозами при помощи ПЦР-тестов определяют мутации гена MPL.

Но генетические анализы нужны не так уж часто, поэтому в статье мы будем говорить про ПЦР-анализы на инфекции.

Как работает ПЦР-анализ. У большинства живых существ на нашей планете, за исключением некоторых вирусов с РНК-геномами, генетический материал представляет собой длинную двухцепочечную молекулу ДНК.

Цепочка ДНК состоит из «звеньев» — нуклеотидов. Это четыре небольшие молекулы, строение которых универсально для всех живых существ. Из одного и того же набора нуклеотидов можно собрать геном вируса оспы, человека или синего кита. Вся разница — в порядке, в котором нуклеотиды идут в цепочке ДНК. Зная уникальный порядок нуклеотидов для участка ДНК какой-нибудь болезнетворной бактерии, мы можем засечь его присутствие в биологическом материале. А поскольку этот порядок уникален, мы не перепутаем его с человеческой ДНК.

Во время полимеразной цепной реакции кусочек чужеродного генетического материала из образца при помощи особого белка-фермента размножают много-много раз. В результате получается столько ДНК, что ее хватает для успешной идентификации.

Для каждого микроорганизма набор реактивов нужен свой. Поэтому врачи назначают не ПЦР-анализ вообще, а исследование на конкретный микроорганизм. Так что ПЦР-тест на гепатит С не поможет найти в образце еще и хламидии.

ПЦР-анализы бывают качественные и количественные. Качественные позволяют понять, есть ли в образце генетический материал бактерии или вируса, который мы ищем. А количественные — сколько именно там этого материала. Если сделать несколько таких тестов во время лечения, станет ясно, действует ли на микробов назначенное лекарство.

Как подготовиться к ПЦР-анализу

Чтобы выяснить, какая инфекция поразила человека, у него обычно берут кровь, мочу, образцы клеток слизистой из ротоглотки или с шейки матки.

В России кровь по умолчанию рекомендуется сдавать натощак, не менее чем с интервалом в 8—12 часов после приема пищи. Однако за рубежом таких строгих правил нет: считается, что перед походом в лабораторию можно позавтракать без сладкого и жирного, например кашей без сахара и масла, куриной грудкой или яйцом. Так что если у вас был легкий завтрак, кровь сдавать можно. Пить тоже не запрещено, но лучше ограничиться чистой водой без газа.

Если врач назначил мазок из горла на ПЦР-анализ , за три часа до процедуры нельзя есть, чистить зубы, полоскать рот и рассасывать любые таблетки. Непосредственно перед взятием мазка не стоит жевать жевательную резинку. Если нос заложен, перед процедурой нужно как следует высморкаться.

Если в качестве материала выступает моча, ее нужно собирать утром, как только проснетесь, в чистый контейнер для анализов или в вымытую с мылом банку из-под детского питания.

Правила, по которым нужно сдавать мазок на ПЦР из половых органов, отличаются для мужчин и для женщин. Всем за 1—2 дня до исследования нужно отказаться от секса, а в течение 1,5—2 часов перед исследованием — воздерживаться от мочеиспускания. Женщинам за сутки до процедуры не следует проводить спринцевание, пользоваться свечами и антисептиками для подмывания. Во время менструации сдавать биологический материал нельзя.

Можно ли верить ПЦР-тесту

Ни один лабораторный тест не обеспечивает абсолютной точности, всегда есть вероятность ошибки. Причем ошибиться тест может в обе стороны: либо не найти искомую инфекцию у пациента, которой он на самом деле заражен, либо обнаружить ее у человека, болеющего чем-то другим или вовсе здорового.

При этом ПЦР-анализы зачастую точнее других методов поиска возбудителя инфекционных заболеваний. Например, возбудителей гонореи у женщин можно искать под микроскопом, можно выращивать в чашке Петри, а можно определять методом ПЦР. В первом случае чувствительность анализа в пределах 36,2%, во втором — 89,7%, а в третьем — 89,9—100%. Получается, что ПЦР-анализ — самый надежный, и доверять ему можно. Примерно так же дела обстоят и с другими половыми инфекциями.

Информативность ПЦР в диагностике инфекций, передаваемых половым путемPDF, 152 КБ

Однако есть и относительно новые, менее надежные варианты ПЦР-тестов — например, на коронавирусную инфекцию. По словам Дениса Проценко, главного врача инфекционной больницы в Коммунарке, чувствительность тестов для выявления COVID-19 — 70—80%. Согласно китайским данным, чувствительность теста может быть еще ниже — в пределах 66—80%.

Но здесь многое зависит от времени взятия образца. Если мазок из горла взяли через 3—4 дня после появления симптомов, то вирус уже мог успеть спуститься из ротоглотки в легкие, и тогда вероятность найти его в мазке составляет всего 40%.

Хотя ПЦР-тесты на коронавирус работают хуже, чем ПЦР-тесты на половые инфекции, ничего точнее для диагностики коронавирусной болезни у нас пока нет. Врачи назначают повторный тест, если у них по результатам диагностики остаются сомнения.

Источник

ПЦР для начинающих

Руководство по ПЦР в реальном времени для начинающих

Полимеразная цепная реакция, или ПЦР – это настоящий краеугольный камень современной молекулярной биологии. В наше время все большее распространение получает ее «продвинутая» версия под названием полимеразная цепная реакция в реальном времени (Real-time PCR), благодаря которой стало возможным раскрыть максимальный потенциал данной методики.

Чтобы понять суть Real-time PCR, необходимо имеет представление о том, какие процессы проходят в пробирке во время «обычной» ПЦР.

ПЦР представляет собой реакцию амплификации молекул ДНК. Рассмотрим два случая, когда в исследовательской практике возникает необходимость амплифицировать (то есть увеличить во много раз) количество ДНК в образце. Например, для судмедэксперта важно размножить небольшое количество ДНК, которая была найдена на месте преступления. Либо исследователю нужно сравнить два образца и узнать, в каком из них больше ДНК. Для такого рода анализа необходимо, чтобы в образце было достаточно ДНК для ее детекции. Если ДНК слишком мало, в сравниваемых образцах проводят ПЦР при одних и тех же условиях, и по количеству амплифицированного продукта определяется, в каком из образцов было больше ДНК изначально.

Главным веществом, благодаря которому происходит ПЦР, является термостабильная ДНК-зависимая ДНК-полимераза. Этот фермент синтезирует цепочку ДНК из свободных нуклеотидов, содержащихся в реакционной смеси (dNTPs), по принципу комплементарности. Матрицами для создания новых цепочек являются исследуемые молекулы ДНК. Важный момент – ДНК-полимераза «работает» на одноцепочечной ДНК, при этом «точка старта» для нее может быть только на двухцепочечной ДНК.

Именно эта особенность данного фермента позволяет амплифицировать только те фрагменты ДНК, которые интересны исследователю, а не весь геном организма сразу. Для этого в реакционную смесь добавляют небольшие фрагменты ДНК (олигонуклеотиды), называемые праймерами (англ. primer, то есть «первичные»). Они присоединяются (отжигаются) на матричную молекулу ДНК вокруг исследуемого гена, запуская работу полимеразы в нужном направлении.

Контроль ПЦР обеспечивается благодаря смене температуры образцов – за счет этого обеспечивается регуляция активности фермента и присоединения праймеров.

Для того, чтобы начать реакцию, температуру повышают до 95°C. При такой температуре двухцепочечная ДНК денатурирует до одноцепочечной.

Потом температуру понижают до

60°C. Это позволяет праймерам присоединиться вокруг исследуемого фрагмента.

Таким образом, у полимеразы появляется точка старта, от которой она может начинать синтез новой цепочки ДНК:

Оптимальная температура для работы ДНК-полимеразы составляет 72°C, поэтому на этом этапе цикла (он называется элонгацией) температура образца повышается до 72°C, для того, чтобы фермент работал с максимальной скоростью.

По окончанию цикла мы получаем в 2 раза больше ДНК, чем было в начале.

Такие температурные изменения повторяются по кругу в течение 40 «циклов». То есть, из одной копии ДНК получаются две, из двух – четыре, из четырех – восемь и так далее, пока их количество не будет исчисляться миллиардами.

После амплификации полученную ДНК можно разделить на агарозном геле и окрасить (визуализировать). Чем ярче будет полоса на геле, тем большее количество копий нужных нам генов получилось в результате реакции.

ПЦР в реальном времени (Real-time PCR)

Точно такие же принципы лежат в основе ПЦР в реальном времени. Но вместо того, чтобы оценивать продукты амплификации на геле после проведения реакции, за этим процессом можно наблюдать «онлайн». Обеспечивается это тем, что образец, помещенный в амплификатор, на протяжении всего процесса находится под наблюдением специальной камеры, которая называется детектором.

Существует множество технологий мониторинга процесса ампификации, но суть у них одна: при синтезе каждой новой копии ДНК возникает флуоресцентный сигнал, который улавливается детектором. Чем интенсивней флуоресценция, тем больше продуктов амплификации находится в образце.

ПЦР в реальном времени имеет множество преимуществ перед обычной ПЦР:

• Во-первых, за реакцией возможно наблюдать с самого начала и сразу увидеть, в каких образцах реакция запустилась успешно, а в каких – нет.
• Можно очень точно рассчитать эффективность реакции.
• Нет необходимости проводить гель-электрофорез, так как все показатели реакции будут четко показаны на амплификационной кривой.
• Самым большим преимуществом является возможность проводить полноценно количественную оценку экспрессии генов. Обычная ПЦР является, в лучшем случае, полуколичественным методом анализа.

Зонд или SYBR® Green. Выбор правильной системы визуализации для вашего эксперимента.

Приступая к планированию ПЦР-анализа, важно определить систему визуализации продуктов реакции. В общем случае, существуют две системы: интеркалирующие красители (напр. SYBR® Green) и растворы, основанные на линейно разрушаемых зондах (напр. TaqMan®). В основе обоих систем состоит принцип генерирования флуоресцентных сигналов при синтезе новых копий ДНК и детекции этих сигналов прибором в режиме реального времени.

SYBR® Green (или любой другой интеркалирующий краситель)

SYBR® Green является наиболее используемым интеркалирующим красителем в современной практике. Кроме него существует множество других красителей подобного класса, но наверняка вы слышали именно о SYBR® Green. Принцип действия у них один: сам краситель имеет собственный флуоресцентный фон, но связываясь с двухцепочечной ДНК, он встраивается между ее цепочками. Это приводит к изменению конфигурации молекулы красителя, заставляя ее флуоресцировать горазда сильнее. Все просто – чем больше ДНК образуется в процессе ПЦР, тем сильнее происходит флуоресценция в образце.

Линейно разрушаемые зонды (по типу TaqMan®)

ДНК-зонды представляют собой меченые флуоресцентными красителями олигонуклеотиды (короткие фрагменты ДНК). Их нуклеотидная последовательность такова, что они гибридизируются на матричной молекуле ДНК рядом с праймером и дают флуоресцентный сигнал. 5’-конец зонда мечен репортерным флуоресцентным красителем. Чаще всего используется зеленый краситель FAM, но также могут использоваться VIC, ROX, CY5 и другие, которые флуоресцируют на другой длине волны, благодаря чему возможно проводить одновременный анализ по разным каналам детектора. На 3’-конце зонда располагается молекула гасителя – она обеспечивает подавление флуоресценции метки. Таким образом, когда репортерный краситель и его гаситель находятся на физически близком расстоянии друг от друга, общий уровень флуоресценции низкий.

В процессе ПЦР зонд прикрепляется к матричной молекуле ДНК сразу после праймера. Далее, зонд расщепляется полимеразой во время реакции. За счет этого молекула гасителя оказывается далеко от репортера, его флуоресценция возрастает, и так происходит на каждом цикле ПЦР.

Что нужно учитывать: стоимость

Оценка стоимости является неотъемлемой частью планирования исследований. Использование линейно разрушаемых зондов обходится дороже, чем интеркалирующих красителей. То есть, если вас интересует большое количество генов, интеркалирующий краситель будет наилучшим выбором. Если же у вас есть небольшой набор генов и вам надо сосредоточится исключительно на них, следует использовать зонды.

Что нужно учитывать: специфичность

Зонды: В общем случае, линейно разрушаемые зонды дают более точные результаты. Объясняется это их высокой специфичностью. Если вы получаете флуоресцентный сигнал от зонда, то можно быть уверенным, что он гибридизировался именно с целевым участком генома – гибридизация происходит исключительно в ограниченом праймерами пространстве. Благодаря этому нет необходимости проводить постамплификационных анализов для того, чтобы убедиться, что все прошло правильно.

Интеркалирующие красители: Слабым местом интеркалирующих красителей является то, что они неспецифичны. Если во время ПЦР поисходит амплификация не того участка ДНК, либо вовсе нескольких разных участков, вы все равно получаете кривую амплификации, которая идентична кривой при амплификации целевых генов. Интеркалирующие красители генерируют флуоресцентный сигнал при связывании с любой двухцепочечной ДНК, независимо от ее нуклеотидной последовательности. То есть, необходимо проводить дополнительные анализы, которые подтверждают наличие специфичных продуктов амплификации, например, оценку графика температуры плавления ампликонов. Подобные виды анализов требуют высокого уровня квалификации оператора, но только благодаря им можно рассчитывать на достоверность полученных данных.

Что нужно учитывать: количество ДНК-матрицы

Так как интеркалирующие красители обладают малой специфичностью, их эффективность при низкой концентрации ДНК в образце крайне мала. При таких условиях праймеры часто образуют между собой димеры или отжигаются на нецелевых участках ДНК. При этом образуется двухцепочечная ДНК и интрекалирующие красители все равно будут давать сигнал.

Можно взять за правило: если количество ДНК в ваших образцах малое (значение Cq>30), то использование интеркалирующих красителей будет сопряжено с трудностями и рекомендуется применять линейно разрушаемые зонды. Если ДНК много (значение Cq

Источник