Типы ПЦР анализа

Преимущества и недостатки

За широкий перечень преимуществ автор методики получил Нобелевскую премию, как подтверждение признания специалистов универсальности и высоких возможностей такого способа диагностики.

К неоспоримым достоинствам ПЦР можно отнести следующие:

• Очень высокая чувствительность. Обычно говорят о чувствительности от 95 до 100%, но это усредненные данные. Этот показатель отличается для разных микроорганизмов. Так, для гепатита С он не бывает ниже 97% (при условии выполнения всех требований), а для определения уреаплазмоза — не менее 99%. Такая чувствительность является самой высокой на данный момент, поэтому способ почти не имеет конкурентов по этой характеристике.
• Возможность применения на самых ранних стадиях. В то время, когда другие методы диагностики еще не способны выявить возбудителя из-за его малого количества в образце пробы, ПЦР уже выдает корректный результат. Обнаружить присутствие возбудителя можно даже при наличии единственного экземпляра, а в некоторых случаях — только фрагмента микроба. По этой причине способ применяется и при хронических или скрытых течениях патологий, а также в стадии инкубации.
• Широкий спектр результатов. Анализ способен выявить одновременно несколько возбудителей, для этого не понадобится проводить повторные манипуляции. Иногда удается найти возбудителей, которые даже не предполагались при первичной диагностике.
• Универсальность образцов. В качестве пробы могут быть представлены образцы крови, слюны, мокроты, волосы, выделения из влагалища, клетки разных тканей.
• Скорость получения результатов. В большинстве случаев ответ получают через 5-6 часов. Для культурального анализа, приближающегося к полимеразной цепной реакции в плане точности, такой же результат можно получить в срок от нескольких дней до пары недель.
• Количественное определение возбудителя. Этот параметр позволяет определять титр микробов в материале, а это свойство часто необходимо для оценки эффективности выбранной тактики лечения.
• Выявление самого микроорганизма, а не определение его реакций. Большинство анализов основаны на ответной реакции возбудителя на химические реактивы, окрашивание и т. д. Этот способ диагностики позволяет обнаруживать непосредственно микроб, а не косвенные признаки, антитела и т. п.

Несмотря на такой широкий перечень преимуществ, у метода есть и некоторые недостатки:

• Из-за загрязнения пробы предыдущим образцом может произойти ложное выявление микроорганизмов. Такое происходит при загрязнении инструментов или реактивов, участвующих в ходе анализа. Даже в воздухе присутствуют фрагменты микробов, способных отразится на результате, поэтому в таких лабораториях обязательно должен быть установлен биологический фильтр с максимальной степенью очистки воздуха.
• Ложноотрицательный результат. Даже при всех явных проявлениях болезни иногда получают отрицательные данные. Причина этого – в неверно выбранном месте для взятия образца, поэтому персонал лаборатории должен обладать достаточной квалификацией, знаниями и опытом.
• Оценка данных должна производиться исключительно лечащим врачом, потому что интерпретация результатов ПЦР-анализа — сложный процесс. Наличие положительного ответа не всегда означает болезнь. Дело в том, что после того, как заболевание успешно пролечено, фрагменты возбудителя долго присутствуют в крови, поэтому заключение может сделать только очень квалифицированный специалист.
• Высокая стоимость диагностики с применением полимеразной цепной реакции. Цена обусловлена дорогостоящим оборудованием и высокими требованиями к условиям лабораторий и квалификации персонала.

Обязательные условия для получения точных данных в ПЦР-лабораториях:

• корректный механизм забора проб и их правильная транспортировка в лабораторию;
• точное соблюдение методик в ходе выполнения анализа;
• высокая стерильность и максимальная автоматизация процесса;
• использование одноразовых инструментов;
• система внутрилабораторного контроля для подтверждения достоверности данных.

При условии выдерживания всех требований на основе данных, полученных при помощи методики ПЦР, можно не только определить болезнь, но сделать прогноз ее течения и составить алгоритм лечения.

Чего «боится» ПЦР, что она умеет и как к ней подготовиться?

Как в любых других исследованиях, иной раз результаты теста оказываются ложноположительными или ложноотрицательными, где ПЦР исключением не является. Подобное может происходить в случаях:

1. Нарушения технологического процесса на одном из этапов реакции;
2. Несоблюдения правил забора материала, его хранения или транспортировки;
3. Присутствие посторонних примесей в материале.

Это говорит о том, что к ПЦР – диагностике инфекций нужно подходить внимательно, осторожно и аккуратно, иначе образцы материала могут поменять свое структурное строение или вовсе разрушиться

Этапы ПЦР-диагностики. Ложные результаты могут дать нарушения на любом из этапов исследования

ПЦР-диагностика инфекций относится к категории «золотых стандартов» среди других лабораторных методов, поэтому ее можно применить для поиска возбудителей многих заболеваний, на первый взгляд не имеющих ничего общего между собой:

• Туберкулез различной локализации, пневмония (в том числе и атипичная, вызванная хламидией);
• Детские инфекции (коревая краснуха, паротит, корь);
• Дифтерия;
• Сальмонеллез;
• Зоонозная инфекционная болезнь – листериоз (заболевание характеризуется многообразием симптомов с поражением лимфоузлов, ЦНС, внутренних органов);
• Заболевания, обусловленные проникновением вируса Эпштейн-Барра (инфекционный мононуклеоз и др.);
• Онкологическая патология, спровоцированная папилломовирусной инфекцией (ВПЧ и его типы);
• Боррелиоз (болезнь Лайма, клещевой энцефалит);
• Хеликобактерная инфекция, возбудителем которой является проживающий в желудке человека микроб Helicobacter pylori. Доказано, что хеликобактер становится причиной развития рака желудка или 12-перстной кишки;
• Кандидоз и практически все ЗППП.

ПЦР-диагностика инфекций, передающихся половым путем, имеет особую значимость, поскольку заболевания, вызванные таким образом, часто длительное время протекают без каких бы то ни было клинических проявлений, зато при беременности начинают активизироваться и, таким образом, угрожать здоровью и даже жизни ребенка. Аналогично себя ведут и TORCH- инфекции. Некоторые из них («торч») относятся одновременно и к ИППП, поэтому последние требуют более подробного рассмотрения. Ознакомиться с самыми популярными методиками читатель сможет в следующих разделах статьи.

Как правильно подготовиться, чтобы получить достоверный результат?

Сразу заметим, что подготовка к ПЦР довольно простая, никаких особых усилий со стороны пациента не требующая. Нужно лишь выполнить три несложных задания:

1. Не иметь половых контактов за 24 часа до того, как сдать анализ;
2. Для забора и анализа крови из вены нужно прийти на голодный желудок, пить, кстати, тоже нельзя;
3. Сдать мочу следует ночную (утром – в стерильную баночку, приобретенную накануне в аптеке).

Молекулярная диагностика коронавируса (ПЦР)

Важнейшим лабораторным методом является ПЦР в биоматериале, взятом из дыхательных путей (мазок из носа и ротоглотки).

Суть метода ПЦР заключается в том, что генетическая информация вируса (РНК) многократно копируется в лабораторных условиях специальным прибором – амплификатором, увеличивая свою концентрацию в два раза в каждом цикле копирования. Это дает возможность выявить вирус или бактерию даже в тех случаях, когда его количество составляет лишь сотню клеток в миллилитре крови. Если генетическая информация тестируемой бактерии или вируса в пробе отсутствует, то она не копируется и не определяется. 

Анализ методом ПЦР обычно проводится тем, у кого есть симптомы респираторного заболевания или тем, кто имел контакты с возможным источником инфекции.

Отсутствие генетического материала возбудителя (отрицательный результат) означает, что человек не инфицирован на момент взятия анализа. Для подтверждения или исключения наличия инфекции тест выполняется повторно через определенные промежутки времени.

ПЦР-диагностика используется для установления факта заболевания коронавирусом. Вирус можно обнаружить сразу после заражения, даже если у пациента еще нет проявлений болезни. Анализ уместно сделать, если вы контактировали с носителем инфекции или находились там, где было возможно заражение. Он также используется для подтверждения диагноза.  

Однако молекулярные РНК-тесты не являются абсолютно надежными и могут у значительной части в действительности инфицированных пациентов дать отрицательный результат. Это зависит от достаточности содержания вируса в материале выбранной локализации на той или иной стадии инфекции, качества взятия материала, предела чувствительности теста, присутствия ингибиторов ПЦР и пр. Поэтому в диагностике особое значение придается характерной картине КТ. В дополнение к этим исследованиям и клинической оценке могут быть полезны исследования, направленные на выявление в крови специфических антител, вырабатываемых организмом против SARS-CoV-2. 

Нет, мы не хотим вас запутать. Если тест отрицательный, но симптомы присутствуют, не надо читать статьи, нужно обратиться к врачу. Специфику течения любой инфекции никто не отменял. Врач будет использовать дополнительные методы исследования и ставить диагноз. Не занимайтесь самодиагностикой. Для этого нужно было закончить медицинский ВУЗ.

У нас в клинике вы можете пройти исследование РНК коронавирусов SARS-CoV-2 (COVID-19), SARS-CoV и MERS-CoV методом ПЦР (качественное определение). Тест-система разработана в ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора. Чувствительность используемой тест-системы составляет 103 копии плазмид на миллилитр (10*3). 

Анализ методом ПЦР

ПЦР анализ — что это такое? Это метод использует принципы молекулярной биологии. Для исследования материала применяются особые ферменты, которые многократно и быстро копируют ДНК, РНК фрагменты возбудителей болезни. Существует разные виды ПЦР анализа в зависимости от исследуемого материала (кровь, моча, кал и т.д.). После обработки сотрудники лаборатории сравнивают с базой данных полученный результат, выявляют концентрацию, тип возбудителя.

Анализ на ПЦР помещают в специальный амплификатор (прибор), который нагревает и охлаждает пробирки с биоматериалом. Изменения температуры нужны для репликации фрагментов. Точность результата будет зависеть от точности температурного режима. Метод полимеразной цепной реакции помогает выявить:

• инфекционный мононуклеоз;
• ВИЧ;
• цитомегаловирусную инфекцию;
• вирусные гепатиты G, C, B, A;
• инфекции/заболевания, передающиеся половым путем (ИППП/ЗППП): гарднереллез, трихомониаз, уреаплазмоз;
• герпетическую инфекцию;
• онкогенные вирусы;
• листериоз;
• хеликобактерную инфекцию;
• клещевой энцефалит, боррелиоз;
• туберкулез;
• кандидоз.

Крови

На данный момент из-за новизны технологии анализ крови методом ПЦР все еще имеет высокую цену. Для подготовки биоматериала не нужно соблюдать определенные требования. Даже вызванные физическими нагрузками, стрессами, сменой рациона питания изменения состава не влияют на результат исследования. ПЦР анализ крови может испортить только прием антибактериальных средств, поэтому перед сдачей необходимо выдержать паузу между лечением и тестом.

ПЦР исследование крови – самый распространенный вариант диагностики хронических, острых инфекционных патологий при вирусном или атипичном проявлении. Серологические методы исследования имеют определенную трудность при проведении – определение наличия возбудителя проводится по наличию антител в организме человека. Результат мог быть ложноотрицательным, если состояние больного не давало время для их выработки.

Мазка

В сфере гинекологии для исследования наличия инфекционных микроорганизмов используют ПЦР анализ мазка. Работа с материалом проводится по тому же принципу, что и с кровью: многократное увеличение фрагментов ДНК возбудителя, чтобы с легкостью его идентифицировать. Это же помогает обнаружить скрытые инфекции у женщины. Для проведения анализа могут быть взяты разные биологические жидкости: слюна, мокрота, моча, кровь. В гинекологии для точности определения чаще используется мазок со слизистой влагалища из цервикального канала.

Для проведения ПЦР существуют определенные показания. Нередко его нужно сделать, чтобы выявить устойчивый к антибиотикам вид возбудителя. У женщин основными показаниями для диагностики по этому методу выступают:

• беременность, которая протекает тяжело;
• острая фаза ИППП;
• если есть подозрение на переход ИППП в хроническую стадию;
• поиск причин бесплодия.

Кала­

Для выявления инфекции может быть назначен со стороны врача анализ кала на ПЦР. Для того, чтобы получить максимально достоверные результаты после теста, необходимо придерживаться следующих правил перед забором биоматериала:

• за несколько суток прекратить прием слабительных препаратов: масла, свечи;
• исключить медикаменты, которые дают специфическую окраску калу, к примеру, с содержанием железа.

Для забора следует использовать стерильную палочку и контейнер. Чем-либо их дополнительно протирать, ополаскивать не нужно. При сборе материала будьте осторожны, вы не должны задеть рукой внутренние стенки контейнера. Следите, чтобы в кале не было примесей мочи, нельзя использовать дополнительные вспомогательные средства для испражнения (клизма). Собирать материал нужно в день сдачи, хватит 1/3 объема контейнера. Данный метод диагностики имеет следующие преимущества:

1. Анализ способен указывать на ДНК паразита, другие же тесты могут определять только остатки их жизнедеятельности.
2. Высокая точность, будет установлен возбудитель.
3. Ультрачувствительный анализ, который способен выявить даже одну клетку вируса.
4. Результат исследования ПЦР будет готов через 4-5 часов.

Мочи

При необходимости для проведения теста врач может взять для исследования мочу. Высокая точность открывает возможность работать с любой биологической жидкостью, из которой удается извлечь ДНК вируса. Чтобы сдать анализ мочи ПЦР, нужно придерживаться таких ограничений перед забором материала:

• минимум за 1 день до процедуры прекратить половые контакты;
• за 3 недели до сдачи должно быть окончено любое антибактериальное лечение, потому что медикаменты смажут картину;
• сдавать анализ нужно натощак (жидкость тоже запрещена);
• брать нужно первую утреннюю порцию материала.

Чем отличаются ПЦР-тест и анализы на антитела?

Тесты на антитела являются вспомогательным исследованием, дающим представление о стадии инфицирования и наличия иммуноглобулинов в организме человека.

ПЦР-диагностика используется Минздравом, как основной метод анализа на коронавирусную инфекцию, позволяющую выявить ее с первых дней заражения.

Рассмотрим, какие виды тестов целесообразно использовать в разных стадиях заболевания:

Период зараженияПредположительный срок с момента заражения, в дняхМетод тестирования

Достоинства и недостатки метода ПЦР

Современные методы позволяют точно подобрать набор веществ, нужных для реакции, а значит, «достроить» именно ДНК SARS-Cov-2, а не другого похожего.

Теперь о недостатках. Первое — относительно высокая цена. Она обусловлена высокой себестоимостью как праймеров, так и оборудования – амплификаторов. Второе — время. Ждать, пока размножится ДНК, нужно несколько часов, а с учетом транспортировки до лаборатории результаты теста пациент может узнать через сутки и более.

Также эффективность теста не превышает 80%. Праймеры для реакции подбираются на основе информации об РНК вируса. Но фрагмент с теми же «буквами» может оказаться и в других микроорганизмах пробы – отсюда ложноположительный результат. Ложноотрицательный результат получится, если вирусные частицы ушли из ротоглотки, спустились дальше по дыхательному пути. Тогда в пробе просто не окажется РНК вируса.

Сдавать тест ПЦР есть смысл в том случае, если человек контактировал с пациентом с подтвержденным коронавирусом.

Принять решение

Далеко не всегда есть необходимость ориентироваться на ПЦР-тесты. Гораздо важнее оценка клинической картины, сообщил «Известиям» профессор-исследователь Балтийского федерального университета имени Канта Андрей Продеус.

— Глобально эта статья важна в том, что впервые для России это было доказано клинически на большой выборке пациентов. Нужно понимать: если тест позитивен, это говорит о наличии патогена, но если он негативен, это не означает, что вируса в организме нет. Поэтому ориентироваться на клинические признаки, такие как одышка, температура и кашель, важнее, — пояснил он.

Неопознанный COVID

Фото: РИА Новости/Антон Вергун

Более того, во время пандемии вклад других заболеваний, вызывающих вирусную пневмонию и дающих картину «матового стекла» на КТ, весьма ограничен, сообщил в разговоре с «Известиями» директор научно-клинического центра прецизионной и регенеративной медицины Казанского федерального университета (вуза — участника проекта «5-100») Альберт Ризванов.

— Логично предположить, что большинство пациентов, независимо от результатов тестирования, но демонстрирующих типичную клиническую картину, страдают именно COVID-19. Поэтому результаты исследования вполне логичны, — подчеркнул специалист

— Безусловно, важно, что в России проводятся такие качественные широкомасштабные исследования, которые в целом очень полезны как для наших врачей, так и для зарубежных коллег

Ранее главный внештатный пульмонолог Минздрава России Сергей Авдеев заявил СМИ, что примерно в 30–40% случаев тест на коронавирус может дать ложноотрицательный результат. По его словам, это не связано с качеством самих тестов. Он подчеркнул, что чувствительность и специфичность тест-систем не подвергается никакому сомнению, а проблема заключается в некачественном взятии биоматериалов.

Неопознанный COVID

Фото: ТАСС/Артем Геодакян

Что же касается новых полученных клинических данных, «Известия» направили запрос в Минздрав РФ с вопросом о том, будут ли они как-то приняты во внимание, однако получить ответ на момент публикации не удалось. В Роспотребнадзоре редакции сообщили, что причины ошибок тестов могут быть разные: наличие «похожего» по структуре, родственного возбудителя, слишком малое его количество и так далее

— Нарушения при подготовке пациента чаще всего приводят к ложноотрицательным результатам. Например, при взятии мазка на коронавирус пациент должен не менее трех часов ничего не есть и не пить, не полоскать горло. При несоблюдении этих правил можно просто «смыть» вирус и результат будет отрицательным, — сообщили в ведомстве. — Нарушение технологии выполнения анализа встречается сейчас очень редко, чаще всего это «человеческий фактор»: случайно перепутали пробу, отвлеклись и ввели результат не в ту ячейку и т.д. Во всех лабораториях ведется специальный внутрилабораторный контроль качества, который позволяет выловить такие ошибки до выдачи результата.

В исследовании Сеченовского университета сказано, что полученные результаты аналогичны данным по США, где от 42 до 51,8% людей получают ложноотрицательный результат теста ПЦР

В целом же уровень таких результатов колеблется от 20 до 66% — в зависимости от давности появления симптомов, поэтому результаты должны быть интерпретированы с осторожностью

Неопознанный COVID

Фото: ТАСС/Антон Новодережкин

Помимо российских ученых, в исследовании приняли участие сотрудники Имперского колледжа Лондона, Пизанского университета, Университета Отто фон Герике в Магдебурге и Оксфордского университета.

Разновидности ПЦР

Метод исследования применяется для различных целей, поэтому ПЦР-методика имеет разновидности:

1. С обратной транскрипцией – применяется для многократного удвоения и последующего определения того, РНК какого микроорганизма получилось выделить. Для этого используют библиотеку данных о структурах различных возбудителей.
2. Инвертированная – используется, когда имеется маленький участок внутри конкретной последовательности.
3. Вложенная – применяют для уменьшения количества нежелательных продуктов реакции. Для этих целей проводят два последовательных исследования.
4. Асимметричная – применяют в случае, если нужно умножить в большей степени одну из всех имеющихся цепочек ДНК.
5. Количественная (в реальном времени) – необходима для непосредственного изучения того, как меняется количество получаемого продукта в каждом новом цикле реакции ПЦР.
6. Цифровая – наиболее современная и точная.
7. Групп-специфическая – это такое исследование, которое проводится в целях изучения родственных связей.
8. Ступенчатая – снижает влияние неспецифического взаимодействия праймеров.

Новое открытие

В 70-х годах двадцатого века были открыты ферменты, расщепляющие ДНК в специфических точках. Исследователи получили возможность «разрезать» ДНК на более короткие и стабильные фрагменты.

После этого последовало новое открытие: ученые «научили» ДНК копировать саму себя и достраивать до таких размеров, которые легко опознать. Фактически это позволило идентифицировать по выделенному фрагменту ДНК любой интересующий объект:

• вот — ДНК возбудителя насморка,
• это — стафилококка,
• это — вируса герпеса.

В качестве материала для анализа можно использовать:

• пробу ткани пациента,
• одиночный человеческий волос,
• каплю засохшей крови (обнаруженную на месте преступления),
• мозг мумии.

Даже тело мамонта, пролежавшего 40 тыл. лет в вечной мерзлоте, сможет рассказать, чем болел доисторический гигант.

Все больше и больше специалистов рекомендуют ПЦР-диагностику вместо обычных бактериологических анализов. В первую очередь это урологи и гинекологи — в их сфере плюсы метода ценятся особенно высоко.

Быстро и с гарантией выявляются все зловредные возбудители урогенитальных инфекций:

• хламидиоза,
• уреаплазмоза,
• гонореи,
• герпеса,
• гарднереллеза,
• микоплазменной инфекции и др.

Взяли на вооружение новый метод и пульмонологи (врачи, которые занимаются заболеваниями легких), ведь он позволяет различать вирусные и бактериальные пневмонии, туберкулез. В гематологии ДНК-диагностика выявляет цитомегаловирусы, онковирусы. Ну и, конечно же, не остались в стороне врачи-инфекционисты:

ПЦР используется в качестве экспресс-метода диагностики:

• сальмонеллеза,
• дифтерии,
• вирусных гепатитов В, С и G.

ПЦР-диагностика: много плюсов и один большой минус

Преимущества метода:

— Возбудитель выявляется непосредственно, по специфическому участку ДНК, в отличие от иммуноферментного анализа, при котором вредный микроб выявляется косвенно (по особым белкам — продуктам его жизнедеятельности).

— Возможна четкая идентификация ДНК одного определенного возбудителя. Метод позволяет не спутать его ни с каким другим, как это бывает в том же иммуноферментном анализе, где антигены нескольких микроорганизмов нередко реагируют перекрестно.

— Метод может выявить даже одну-единственную болезнетворную бактерию среди миллиардов других и через несколько часов предоставить 50 миллиардов ее копий! То есть он работает там, где другие методы (микроскопический, бактериологический, иммуноферментный) пасуют.

— Метод универсален. Ведь все на свете ДНК состоят из тех же четырех нуклеотидов:

• аденина (А),
• гуанина (Г),
• цитозина (Ц),
• тимина (Т).

Поэтому способ применим абсолютно для любых бактерий и вирусов. Причем обнаружить можно не только кого угодно, но и где угодно в:

• крови,
• моче,
• мокроте,
• биоптате (маленький кусочек ткани),
• почве.

Результаты анализа можно получить чрезвычайно быстро, ведь возбудителя не надо выращивать искусственно (именно эта процедура при лабораторном исследовании занимает много времени). Ответ, как правило, готов уже через 3-4 часа после обращения.

Один недостаток — сверхчувствительность

Как это часто бывает, достоинства метода иногда становятся и его недостатками. Речь идет о феноменальной чувствительности ПЦР, которая может оборачиваться «ложноположительными» результатами, если в посуде, пипетках и прочем оборудовании для анализа будет хотя бы крошечное количество «чужеродной» ДНК. ПЦР размножит эту ДНК и выдаст неправильный результат.

Но эта проблема решаема — посуда и материалы должны быть одноразовыми, а амплификацию (многократное копирование) ДНК необходимо проводить в отдельном от подготовки проб помещении. Именно поэтому доверять результатам ПЦР-диагностики можно, если вы обратились в солидную лабораторию, оснащенную по последнему слову техники.

Встройте «Правду.Ру» в свой информационный поток, если хотите получать оперативные комментарии и новости:

Подпишитесь на наш канал в или в

Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google

Также будем рады вам в наших сообществах во , Фейсбуке, Твиттере, Одноклассниках…