ПЦР – полимеразная цепная реакция (PCR, Polymerase Chain Reaction)

Что такое ПЦР. Чувствительность и специфичность ПЦР.

ПЦР - это метод ДНК-диагностики, который позволяетвыделить в клиническом материале ничтожно малые количества определенного генетического материала, размножить и идентифицировать его.

Полимеразная цепная реакция, более известная как «ПЦР», не сходит с заголовков статей научных журналов с тех пор, как была открыта Кэри Мюллисом в 1983 году, за что он был удостоен Нобелевской премии. Причина достаточно проста: ПЦР делает невозможное возможным. Часто её описывают как метод, с помощью которого ученые могут находить иглу в стоге сена. "Иглой" является крошечный фрагмент генетического материала – ДНК или РНК, а ПЦР не только точно его обнаруживает, но и позволяет, используя естественное свойство ДНК - репликацию (удвоение), получить множество его копий. Результат? В течение нескольких часов, в результате многократно повторяющихся температурных циклов полимеразной цепной реакции, из одного фрагмента молекулы ДНК можно получить более 50 млрд. идентичных молекул. Таким образом, полимеразная цепная реакция является универсальным методом выявления специфических фрагментов ДНК или РНК в пробе с малым их содержанием.

 
Рис. Схема ПЦР

Изящность, простота исполнения в лабораторных условиях, непревзойденные показатели чувствительности и специфичности полимеразной цепной реакции принесли новому методу небывалую популярность. За короткое время ПЦР-анализ распространился по всему миру, быстро выйдя из лабораторий научных институтов в сферу практического использования. Метод нашёл применение в археологии, в практике судебной медицины, в области медицинской генетики, прежде всего, для оценки предрасположенности человека к некоторым онкологическим и генетическим заболеваниям. Но особенно широко ПЦР-анализ стал использоваться для диагностики различных инфекционных заболеваний, в частности, заболеваний, передающихся половым путём (ЗППП), диагностики вирусных гепатитов и ВИЧ-инфекции, туберкулёза, клещевого энцефалита, острых респираторных и кишечных инфекций и множества других. На сегодняшний день практически нет инфекционного агента, которого нельзя было бы выявить с помощью метода ПЦР. Для диагностики некоторых урогенитальных инфекций, например, Mycoplasmagenitalium – возбудителя воспалительных заболеваний мочеполового тракта, ПЦР как метод молекулярной диагностики, стал "золотым стандартом", проверенным временем и тщательно апробированным клиниче

Достоинства ПЦР как метода молекулярной диагностики.
Метод ПЦР, в отличие от других, традиционно используемых для диагностики инфекционных заболеваний (иммуноферментный анализ (ИФА), бактериологический посев, микроскопия и др.), характеризуется целым рядом достоинств, которые позволили вывести лабораторную диагностику на качественно новый уровень.

1. Прямое определение наличия возбудителей Выявление методом ПЦР специфического участка ДНК возбудителя в клиническом материале дает прямое указание на присутствие конкретного возбудителя инфекции. В отличие, например, от иммуноферментного анализа, который, выявляя белки-маркеры – «продукты жизнедеятельности» инфекционного агента, дает опосредованное свидетельство наличия инфекции.

Возможность одновременного выявления нескольких микроорганизмов в одной биологической пробе, в отличие от бактериологических методов, где для разных возбудителей используются разные способы культивирования.

2. Высокая cпецифичность
Высокая специфичность метода ПЦР обусловлена тем, что в исследуемом материале выявляется уникальный, характерный только для данного микро-(макро)-организма участок его генетического материала. Согласно имеющимся данным, специфичность ПЦР-анализа для хламидийных, микоплазменных, уреаплазменных и большинства других бактериальных инфекций достигает 95-99 %.

3. Высокая аналитическая чувствительность Любой лабораторный метод характеризуется таким показателем, как аналитическая чувствительность (АЧ). АЧ отражает то минимальное количество «возбудителя», которое обнаруживается данным методом в конкретном клиническом материале. Среди методов диагностики инфекционных возбудителей, ПЦР обладает наиболее высокими (до 99,7 %) показателями чувствительности за счет экспоненциального накопления продукта реакции – искомого фрагмента ДНК. Так, например, аналитическая чувствительность тест-систем, используемых для выявления большинства бактериальных инфекций, составляет 102 - 103 клеток (копий ДНК) в 1 мл биологической пробы. Для сравнения, чувствительность иммунологических и микроскопических тестов - 103 - 107 клеток.

4. Универсальность процедуры выявления различных возбудителей
Материалом для исследования методом ПЦР служит ДНК или РНК возбудителя. Сходство химического состава нуклеиновых кислот всех микро-(макро)-организмов позволяет применять унифицированные методы проведения лабораторных исследований, а также использовать для диагностики различный биологический материал: соскобы эпителиальных клеток урогенитального тракта, цельную кровь, плазму, сыворотку, мочу, сперму, секрет простаты, фекалии, плевральную и спинномозговую жидкости, мокроту, слюну, биоптаты различных органов и др. Материалом для исследования методом ПЦР могут служить вода, почва, продукты питания.

Для проведения ПЦР-анализа не требуется выделение и выращивание культуры возбудителя, что занимает большое количество времени как, например, при бактериологическом посеве, также нет необходимости сохранять возбудителя в живом состоянии. Особенно эффективен метод ПЦР для диагностики трудно культивируемых, некультивируемых и скрыто существующих форм микроорганизмов, с которыми часто приходится сталкиваться при диагностике скрытых или хронических инфекций.

5. Скорость проведения анализа
Унифицированный метод обработки биоматериала, автоматизация процесса «размножения» искомого фрагмента ДНК и его последующей детекции как продукта реакции, дают возможность провести полный анализ в течение короткого времени (от нескольких часов до одного дня).

6. Возможность одновременной диагностики многих возбудителей (анаэробов и аэробов; вирусов, бактерий и грибов).

7. Для некоторых микроорганизмов ПЦР является практически единственным методом диагностики (например, для Mycoplasma genitalium).

Как это используется?

• Диагностика инфекций
• Генетические анализы, в том числе диагностика наследственных заболеваний
• Исследования в судебной медицине и в других областях

Смотрите также:
ПЦР-диагностика инфекций в ООО «Лаборатории ЦИР»
Подготовка к исследованиям на инфекции методом ПЦР

Другие статьи раздела

• 
  Chlamydohpila pneumoniae (хламидофила пневмонии), прежнее название Chlamydia pneumoniae
  Распространенный возбудитель инфекций дыхательных путей (фарингиты, синуситы, отиты, бронхиты и пневмонии). Анализы на антитела используются для диагностики инфекции Chlamydophila pneumoniae при длительных инфекциях дыхательных путей.
• 
  LE-клетки
  LE-клетки - устаревший тест для диагностики СКВ (системной красной волчанки).
• 
  Mycoplasma pneumoniae (микоплазма пневмонии)
  Mycoplasma pneumoniae - возбудитель пневмонии человека, острых респираторных заболеваний (ОРЗ), заболеваний верхних дыхательных путей (фарингита, бронхита), а также некоторых нереспираторных заболеваний. 
• 
  Азооспермия
  Азооспермия (azoospermia) - отсутствие сперматозоидов в эякуляте
• 
  Бактерии

  Бактерии – одноклеточные микроорганизмы, некоторые из которых могут вызывать заболевания.

• 
  Возбудители заболеваний органов дыхания, частые возбудители пневмонии у детей и взрослых
  Mycoplasma pneumoniae (микоплазма пневмонии), Chlamydohpila pneumoniae (хламидофила пневмонии, прежнее название Chlamydia pneumoniae)
• 
  Гемоглобин
  Гемоглобин (от др.-греч. Гемо — кровь и лат. globus — шар) – это сложная белковая молекула внутри красных клеток крови – эритроцитов (у человека и позвоночных животных). Гемоглобин составляет примерно 98% массы всех белков эритроцита.
• 
  Гипофиз
  Гипофиз – непарная железа внутренней секреции, расположенная на основании головного мозга в костном кармане – гипофизарной ямке турецкого седла. Гипофиз вырабатывает гормоны, оказывающие влияние на работу всего организма – рост и развитие, обмен веществ, половую функцию.
• 
  Гирсутизм
  Повышенный рост волос (гирсутизм) может быть следствием не только повышенного уровня андрогенов (см. «гиперандрогения»), но и высокой активности 5-альфа-редуказы в коже (фермента волосяных фолликулов, превращающего тестостерон в гораздо более активный дигидротестостерон.
• 
  Гонорея
  По данным ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) заболеваемость в России составляет более 50 человек на 100 000 населения. Имеет важное значение то, что у женщин значительно чаще чем у мужчин (50-90% против 10%) возможно бессимптомное течение заболевания.