ПЦР, или полимеразная цепная реакция, является сложным лабораторным методом, который широко используется в медицине и других научных отраслях. ПЦР-диагностика в свое время стала настоящим прорывом в науке.
Описание
Количественная ПЦР – это такая разновидность ПЦР, которая проводится в режиме реального времени.
Под этим понимается вариант ПЦР, при котором постоянно регистрируется кинетика реакции, позволяющая качественно оценивать в сложной молекулярной смеси содержание конкретных нуклеотидных последовательностей ДНК.
Количественный метод ПЦР рассмотрим подробнее ниже.
Суть анализа
Для диагностики инфекций особенно часто применяются культуральные и серологические методы. Под первым определяются антитела к инфекционному возбудителю в сыворотке крови. При втором биологический материал, взятый от больного человека, применяют для засевания специфической среды, которая благоприятна для роста колоний возбудителя. Диагностика и в том, и в другом случае может длиться дни или недели.
Обследование ПЦР может проводиться с разными биологическими материалами, которые получают от больного человека. В виде образцов выступают кровь и прочие патологические, физиологические и биологические среды и жидкости. Можно сделать ПЦР кала или мочи.
Методом количественной ПЦР чаще всего диагностируют атипичные и вирусные инфекции, поскольку они могут не поддаваться простой диагностике из-за специфики спровоцированного ими патологического процесса. Для определения таких инфекций нужно время, на протяжении которого в организме начинают вырабатываться антитела, определяемые серологическими методами. Но это неприемлемо в ряде случаев.
Способ проведения
Способ проведения ПЦР – лабораторное установление инфекции в образцах, изолированных от пациента (ин витро).
Чтобы провести полимеразную цепную реакцию, требуется набор особых реактивов.
Исследуемый материал вносится в пробирки с реактивами. Пробирки ставят в специальный аппарат – амплификатор ПЦР, который предназначен для амплификации (повышения количества) искомых фрагментов РНК или ДНК, ПЦР амплификатор работает в циклическом режиме. При любом цикле, если в образцах имеется последовательность РНК или ДНК возбудителя, то в растворе все больше накапливаются копии частиц данных нуклеиновых кислот. Определить можно и присутствие возбудителя, и количество его в образцах.
Виды ПЦР
Качественный анализ методом ПЦР позволяет получить такой результат:
- отрицательно, когда искомый возбудитель не обнаружен в образцах;
- положительно, если в образцах найдены последовательности, которые характерны для определенного возбудителя.
При положительном результате ПЦР можно говорить с 95%-ной точностью о наличии диагностируемой инфекции. При этом точность наборов ПЦР, применяемых диагностической целью, доходит до 100%.
Обычно 5% неправильных результатов определяются человеческим фактором. Например, нарушения техники проведения анализа и правил хранения реактивов могут в значительной степени уменьшить точность исследования.
Количественная ПЦР определяет понятие вирусной нагрузки. Можно определить при этом, сколько в образцах, взятых у пациента, было комплектов ДНК возбудителя.
Тяжесть инфекции прямо пропорциональна повышению их количества. Также можно определить успешность терапии по уменьшению вирусной нагрузки.
Сдача на ПЦР биоматериала
Сдача количественной ПЦР проводится в клинике, преимущественно с утра. Пациенту во время визита к врачу скажут, что необходимо сдавать: соскоб, мазов, мочу или кровь. ПЦР может определить возбудителей вне зависимости от уровня загрязнения материала.
Для положительного анализа в теории требуется присутствие всего лишь одного возбудителя в образцах. На практике же стараются создать еще более благоприятные условия. Существуют для этого некоторые рекомендации:
- если сдают соскоб или мазок из половых органов, нужно воздержаться от интимной связи за три дня до исследования;
- нельзя перед анализом спринцеваться с антибактериальными препаратами или подмываться;
- за три часа до взятия из уретры мазка нужно потерпеть и не опорожнять кишечник.
При сдаче крови пациентом таких правил можно не придерживаться.
Как расшифровываются результаты количественного анализа ПЦР?
Количественная оценка полученных результатов
В ряде клинических ситуаций появляется проблема эффективности проводимого лечения и/или динамики процесса патологии. Такие вопросы особенно актуальны при обследовании людей с хроническими инфекциями (вирус человеческого иммунодефицита, гепатиты В и С). При диагностике основываются на том, что накопление ампликонов (ПЦР продуктов) пропорционально наличию копий искомого гена в анализируемой пробе.
Конечно, учет результатов проведения количественной ПЦР делается посредством гель-электрофореза с исследованием интенсивность специальных сигналов ПЦР. Также обязательным условием верной количественной оценки полученных результатов являются положительные надежные контрольные пробы, содержащие известное количество копий искомого гена (к примеру, на одну ПЦР-реакцию тысяча копий гена гепатита С). Несколько последовательных разведений количественного контроля позволяет создать калибровочные кривые, и по ним оценивается содержание в клинических образцах генокопий.
В определении количественной ПЦР ключевым достижением стало создание флуоресцентных ДНК-зондов, добавляющихся в реакционную смесь одновременно с простыми праймерами и позволяют отслеживать во времени процесс ПЦР, то есть real-time-ПЦР.
Под методологией TaqMan понимается синтез флуоресцентных ДНК-зондов, которые специфичны к средней части ампликона и имеют две метки на концах. Одной из них является флуоресцентная метка, вторая – молекула-гаситель данной флуоресценции.
Особый прибор, представляющий собой гибрид флуориметра и термоблока-амплификатора, производит постоянные замеры в каждой пробирке флуоресценции (принцип real-time-ПЦР). После 20-40 циклов ПЦР в результате для каждого образца будут получены индивидуальные кривые. Количество копий искомого гена, который содержится в исследуемом образце, может быть вычислено по калибровочным кривым с контрольными образцами.
Также важной особенностью осуществления ПЦР флуоресцентным методом является то, что пробирки со смесью ПЦР нет необходимости открывать при учете результатов. За счет этого снижается возможность заражения продуктами амплификации помещений, и необходимость в выделении особых рабочих областей для проведения электрофореза отпадает.
Что показывает расшифровка количественной ПЦР?
Что обнаруживается?
Посредством такого метода, как количественная ПЦР, находят качественные изменения в генах: вставки, делеции и точковые мутации. Но при некоторых наследственных нарушениях соответствующие симптомы появляются в ответ на изменение содержания определенных генов.
Благодаря количественному анализу получают числовой результат, чаще всего в МЕ/мл. Это значит, что в одном миллилитре исследуемого образца найдено определенное количество копий РНК или ДНК возбудителя, измеряемое в международных единицах.
В зависимости от величины диагностируется тяжесть инфекции. Для установления вирусной нагрузки обычно исследуют кровь, поскольку вирусы при заболевании свободно двигаются в крови.
Особенности
Количественная ПЦР в анализе крови обладает двумя особенностями.
- Анализ проводится в присутствии праймеров или дезоксирибонуклеозидтрифосфатов, которые мечены посредством флуоресцентной или радиоактивной метки для точного определения содержания сформировавшегося продукта ПЦР.
- В процессе ПЦР следует рано завершать реакцию, пока не появилось слишком много продуктов ПЦР. Связано это с тем, что на конечной стадии насыщения, когда становится очень много продуктов ПЦР, лимитирующими звеньями данной реакции выступают как сам фермент, так и субстраты. Окончание очередного цикла ПЦР в таких условиях уже не характеризуется удвоением количества продуктов ПЦР, нивелируются незначительные количественные отличия между различными пробами, довольно четко определяемыми на ранних этапах после прохождения ряда циклов реакции.
Стоимость ПЦР-диагностики
ПЦР-исследование имеет стоимость, которая зависит от того, какая именно инфекция будет проверена, от методики анализа и исследуемого материала. Чтобы определить одну инфекцию, придется отдать в пределах 200-800 рублей. Также добавляется плата за взятие биоматериала – примерно 400 рублей.
