ПЦР тест

Максимилиан Рейндл изучал химию и биохимию в LMU в Мюнхене и является членом редакционной группы с декабря 2020 года. Он ознакомится с медицинскими, научными и политическими темами для вас, чтобы сделать их понятными и понятными.

Другие сообщения Максимилиана Рейндла Весь контент проверяется медицинскими журналистами.

ПЦР-тесты стали неотъемлемой частью современной медицины и молекулярной диагностики. Поскольку они настолько точны, они считаются «золотым стандартом». Их можно использовать в широком диапазоне применений, от обнаружения патогенов до скрининга наследственных заболеваний - т.е. везде, где необходимо надежно обнаружить даже самые незначительные следы наследственного материала. Узнайте здесь, почему тест ПЦР настолько точен, где он используется и как работает.

Что такое ПЦР-тест?

ПЦР-тест - это лабораторный метод из молекулярной биологии и медицины. Тест используется для прямого обнаружения и характеристики генетического материала. Эксперты считают, что метод ПЦР прост в применении, универсален и надежен.

В лаборатории тест ПЦР состоит из двух этапов. На первом этапе существующий генетический материал воспроизводится с помощью полимеразной цепной реакции, или сокращенно ПЦР. Таким образом можно исследовать мельчайшие следы ДНК. Это также причина того, почему тесты ПЦР настолько чувствительны.

На втором этапе генетический материал отделяется, «сортируется» и, таким образом, характеризуется в соответствии с его свойствами. Итак, тонкая структура ДНК определена.

Существует множество возможных применений: врачи используют ПЦР-тест для исследования, например, мазков на коронавирусы, сдачи крови на ВИЧ или скрининга новорожденных на возможные наследственные заболевания. Бактериальные инфекции - например, возбудитель туберкулеза - или паразитарные инфекции (малярия) также могут быть выяснены с помощью ПЦР.

Они также помогают в судебной медицине осуждать правонарушителей на основании их генетических отпечатков пальцев или используются в качестве тестов на отцовство.

Все эти приложения можно обобщить под термином «молекулярная диагностика». Таким образом, ПЦР находит практическое применение в исследованиях, диагностике и криминалистике, выходящих далеко за рамки обнаружения патогена Sars-CoV-2.

(Корона) ПЦР-тест по сравнению с быстрым ПЦР-тестом

Обычно оценка теста ПЦР проводится в специализированной лаборатории. Это означает, что образец материала отправляется туда и исследуется. Результат обычно получается через несколько дней.

Различные стартапы (GNA Biosolutions, Spindiag) недавно представили новые типы мобильных тестовых устройств. Для этого они также получили специальные разрешения Федерального института лекарственных средств и медицинских устройств (BfArM). С помощью этих мобильных устройств для тестирования ПЦР можно также провести тест ПЦР без специализированной лаборатории.

Этот подход имеет большой потенциал, поскольку надежный результат теста может быть получен в течение нескольких часов непосредственно в том месте, где был взят образец (испытательный центр).

Пока невозможно оценить, в какой степени такие системы быстрого тестирования ПЦР будут преобладать на практике. Также пока неизвестно, как скоро испытательные центры будут снабжены этими устройствами повсеместно.

Таким образом, в обозримом будущем будут продолжаться «регулярные» лабораторные ПЦР-тесты, что приведет к некоторой задержке между взятием образцов и получением результата.

Насколько надежен тест ПЦР?

ПЦР - проверенный метод обнаружения в молекулярной диагностике и медицине. Он считается так называемым золотым стандартом с очень низким уровнем ошибок. Тесты особенно отличаются очень высокой чувствительностью и специфичностью.

Чувствительность означает надежность, с которой тест обнаруживает генетический материал, подлежащий обнаружению.

Специфичность означает уверенность, с которой тест определяет, что рассматриваемый генетический материал отсутствует в образце.

Когда тесты ПЦР работают в случае инфекции Sars CoV-2?

Как правило, тест ПЦР выявляет коронарную инфекцию за два-три дня до и до 20 дней после появления симптомов. Даже с инфицированными людьми, у которых полностью отсутствуют симптомы, тест работает в критическое временное окно, когда они могут заразить других.

В отдельных случаях подтверждение этого возможно даже через 60 дней после появления симптомов заболевания.

В первый день после заражения коронным разрядом тест ПЦР также может быть отрицательным, даже если инфекция присутствует. В таком случае во время мазка не было достаточно вирусов в горле. Однако, если есть обоснованные подозрения на инфекцию, врачи обычно проводят еще один ПЦР-тест в следующие дни.

возможные источники ошибки

На практике частота ошибок в процессе копирования ДНК незначительна. Хотя ДНК-полимеразы никогда не работают должным образом, они вряд ли играют роль в процессе тестирования ПЦР.

На практике возможные источники ошибок лежат в процессе отбора проб: поэтому важно, чтобы подготовленный медицинский персонал проводил взятие мазков. Образцы слюны и полоскания могут снизить точность, поскольку здесь проявляются эффекты разбавления.

Как работает ПЦР-тест?

ПЦР-тест проводит, например, семейный врач или в специальных испытательных центрах. Сначала врачи или квалифицированные медицинские работники берут образец. Обычно для исследования берут мазок из верхних дыхательных путей. Обычно это делается в виде мазка изо рта или носа и горла.

Также возможно полоскание горла раствором для полоскания. Образец крови нетипичен для обнаружения короны, но широко используется, например, при скрининге новорожденных.

Независимо от типа взятой пробы генетический материал обнаруживается на ватной палочке, в растворе для полоскания или в капле крови. Этот образец материала отправляется в лабораторию, где он выделяется и очищается.

Затем ПЦР-тест делится на два этапа:

• ПЦР: на этом этапе количество исходного генетического материала умножается.
• Электрофорез: на втором этапе сегменты генома «сортируются» по размеру. Таким образом можно охарактеризовать образец - определить тонкую структуру генетического материала.

Шаг 1: ПЦР - «Полимеразная цепная реакция»

«ПЦР» - это первый из двух рабочих шагов: здесь умножается количество существующей исходной ДНК. Потому что только тогда, когда генетический материал доступен в достаточном количестве, его можно исследовать. В основном это ДНК человека; соответственно тесты на коронавирус - это вирусная РНК.

Аббревиатура PCR означает английский термин «полимеразная цепная реакция».

Что нужно для ПЦР?

Исходная ДНК находится в реакционном сосуде со специальными веществами. Существующий генетический материал служит шаблоном, который копируется в присутствии определенных ферментов (полимеразы Taq) и определенных основных строительных блоков ДНК.

Процесс копирования происходит в несколько повторяющихся прогонов (циклов).

В частности, сочетаются следующие вещества:

• Исходная ДНК: материал образца для репликации.
• Основные строительные блоки ДНК: это азотистые основания аденин, тимин, цитозин и гуанин.
• ДНК-полимераза: фермент, который связывает отдельные строительные блоки ДНК с образованием четко определенной цепи ДНК. Вновь полученная нить представляет собой зеркальное (дополнительное) изображение исходного исходного материала.
• Буферный раствор: полимеразная цепная реакция протекает в физиологическом буферном растворе. Это обеспечивает условия, аналогичные тем, которые встречаются в клетках человека. Этот раствор поддерживает стабильный pH, а также содержит ионы магния. Эти контролируемые условия необходимы для обеспечения функциональности ДНК-полимеразы.
• Праймеры: они состоят из 16-24 пар оснований и служат в качестве стартовой позиции и стартового сигнала. Праймеры показывают ДНК-полимеразу, в какой точке (исходной ДНК) начинается процесс копирования.

Как проводится ПЦР-тест?

Поскольку все вещества, необходимые для ПЦР, теперь находятся в реакционном сосуде, можно начинать фактический процесс копирования генетического материала. Это только запускается, контролируется и снова останавливается температурой.

Следовательно, реакционный сосуд целенаправленно нагревается или охлаждается до различных температур. Делается это с помощью специального устройства - так называемого термоциклера. Общая реакция занимает от одного до двух часов.

Отдельные этапы цикла ПЦР:

• Денатурация двойных цепей ДНК: образец нагревают примерно до 90 градусов Цельсия. В результате исходная двойная цепь ДНК распадается на две отдельные (комплементарные) одиночные цепи.
• Прикрепление грунтовки: Температура снижена до чуть ниже 60 градусов по Цельсию. В результате праймеры (прямые праймеры, обратные праймеры) прикрепляются к определенным положениям на соответствующих одиночных цепях ДНК.
• Расширение: температура повышена до чуть выше 70 градусов по Цельсию. Теперь ДНК-полимераза начинает свою работу в этом температурном оптимуме. Он прикрепляется к позициям праймера и шаг за шагом удлиняет исходную одиночную цепь ДНК, пока не станет доступна точная (комплементарная) копия (синтез ДНК).

После завершения цикла температура снова повышается примерно до 90 градусов Цельсия - цикл начинается снова.

Используя метод ПЦР, последовательности ДНК могут быть реплицированы примерно до трех пар килобаз (т.п.н.). Это соответствует примерно 3000 базовым строительным блокам ДНК, связанным в «цепочку». Для сравнения: геном человека хранит чертежи и информацию о работе клетки примерно в трех миллиардах пар оснований - геном коронавируса, с другой стороны, состоит из 30 000 пар оснований. ПЦР-тест можно использовать только для воспроизведения и исследования коротких участков общей ДНК.

Праймеры имеют решающее значение

Выбор праймеров имеет решающее значение для процесса ПЦР. Например, в диагностике Sars-CoV-2 используется несколько праймеров (мультиплексная ПЦР).

Тесты Corona PCR ищут три разных вирусных гена: общая специфичность увеличивается почти до 99,99%. Это означает, что с таким высоким процентом попаданий существует только один ложноположительный тест на 10 000 исследований (если образец взят правильно).

Сколько сейчас скопированного генетического материала?

Предположим, что после первого цикла есть две идентичные двойные цепи ДНК.

После каждого цикла количество (скопированного) генетического материала удваивается. Таким образом, количество ДНК растет в геометрической прогрессии.

Другими словами: после второго цикла есть четыре идентичных двойных нити - после третьего цикла восемь двойных нитей, после четвертого цикла 16 двойных нитей и после пятого цикла уже 32 двойных нити.

Медицинские работники обычно повторяют этот процесс от двадцати до тридцати раз.

Образно говоря, это означает: даже если вначале в образце была обнаружена только одна двойная цепь ДНК, после двадцати циклов в реакционном сосуде уже будет миллион идентичных копий.

Что означает значение Ct?

Количество завершенных циклов ПЦР указывается в виде так называемого значения Ct. «Ct» происходит от английского термина «порог цикла». Это значение Ct позволяет делать заявления о количестве искомого генетического материала.

При низком значении Ct, равном 20, имеется много исходного генетического материала. Однако, если значение Ct высокое - около 30 циклов - соответственно мало ДНК. Поэтому цикл ПЦР необходимо проводить чаще.

Шаг 2: Электрофорез «Сортировка по размеру»

Наконец, если имеется достаточно «обогащенного» генетического материала, можно проводить так называемый электрофорез. Ученые используют определенное свойство ДНК: ее электрический заряд.

Отдельные строительные блоки ДНК связаны друг с другом через (отрицательно) заряженный сахарно-фосфатный остов. Чем длиннее определенная последовательность ДНК, тем выше ее электрический заряд.

Если генетический материал помещен в определенную среду-носитель (агарозу) и приложено электрическое напряжение, сегменты ДНК начинают двигаться из-за своего заряда. Поскольку более длинный участок ДНК перемещается быстрее, чем более короткий фрагмент, они разделяются по размеру.

Таким образом можно исследовать и охарактеризовать генетический материал. На практике неизвестный образец с известным эталоном обычно прикладывают к «стартовой линии» и сравнивают друг с другом через определенный период времени.

Если «скорость миграции» одинакова для обеих последовательностей, это означает: обнаружение, скорее всего, положительное - ген, который вы ищете, содержится в образце.

Особый случай коронавируса: подготовка проб и ОТ-ПЦР

Обнаружение возбудителя коронавируса - особый случай. Sars-CoV-2 - один из так называемых РНК-вирусов. Это означает, что геном Sars-CoV-2 находится в форме РНК (рибонуклеиновой кислоты).

РНК отличается от ДНК только несколькими способами. Среди прочего, он доступен в виде одной нити и основан на сахарной рибозе вместо 2-дюймовой дезоксирибозы. Нуклеарное основание тимин также заменено урацилом в качестве четвертого основания.

Эта вирусная РНК должна быть «транскрибирована» в ДНК перед регулярным тестом ПЦР. Этот процесс называется обратной транскрипцией (ОТ) - отсюда и термин ОТ-ПЦР. В ходе этого процесса получается одна цепь кДНК («комплементарная ДНК»). На следующем этапе к одной цепи кДНК добавляется вторая, зеркально инвертированная цепь ДНК.

В конце подготовки образца имеется двойная цепь ДНК, которая соответствует исходной схеме вирусной РНК: только эту двойную цепь теперь можно использовать в качестве матрицы в тесте ПЦР.

Сколько времени нужно, чтобы получить результат?

После отправки образца в лабораторию вы обычно получаете результат через один-два рабочих дня.В испытательных центрах, которые часто исследуют образцы на месте, это может занять всего несколько часов. Срок во многом зависит от соответствующего испытательного центра и его логистики.

Несмотря на сложные рабочие процессы, современные лаборатории могут проводить тесты ПЦР с высокой пропускной способностью. В реализации помогают специальные автоматизированные устройства.

ПЦР по-прежнему считается сравнительно «медленным», но тем более надежным методом обнаружения.

Что будет, если результат положительный?

Если образец взят правильно, положительный результат ПЦР-теста означает, что у испытуемого высока вероятность заражения Sars-CoV-2.

Если вы подтвердили заражение коронавирусом с помощью теста ПЦР, в отдел здравоохранения поступит сообщение из соответствующей лаборатории о положительном результате теста. В таком случае департамент здравоохранения назначит изоляцию или карантин.

Являюсь ли я автоматически заразным, если получаю положительный результат ПЦР?

В большинстве случаев да. Но не всегда. Результат теста ПЦР всегда следует интерпретировать в контексте. Положительный тест в первую очередь означает, что в вас есть вирусный материал.

Если вы только недавно перенесли Covid 19 (несколько дней), тест ПЦР все равно может быть положительным, даже если вы уже снова здоровы. Это особый случай и обратная сторона высокочувствительного теста, поскольку он также может обнаруживать фрагменты вируса, которые не могут воспроизводиться.

Иногда полезен дополнительный тест на антитела.

В таких случаях тест на антитела обеспечивает достоверность, которая гарантирует достоверность теста ПЦР. Лучше всего обсудить это со своим врачом. Они могут помочь вам правильно интерпретировать результат ПЦР-теста.

Что делать, если результат отрицательный

Отрицательный результат ПЦР-теста с высокой вероятностью означает, что вы не заразились Covid-19 при взятии пробы и, следовательно, в настоящее время не заразны. Однако вы можете находиться на ранних стадиях заражения.

Обычно заражение коронным разрядом можно обнаружить только на второй или третий день после заражения. Так что бесплатный билет не получится. Поэтому вам следует продолжать соблюдать правила расстояния и гигиены и продолжать носить маску FFP2 - для себя и для защиты других.

ПЦР-тест у детей

Детский ПЦР-тест ничем не отличается от ПЦР-теста для взрослых. Как выборка, так и интерпретация результатов применимы как к детям, так и к взрослым.

Каковы риски ПЦР-теста?

Тест ПЦР не представляет физических рисков. Только взятие мазка из носоглотки некоторыми людьми воспринимается как раздражающее или неприятное.

Сколько стоит тест ПЦР?

Любые расходы, понесенные на тест ПЦР, будут покрываться, если ваши лечащие врачи или департамент здравоохранения одобрят такой тест. Возмещение затрат обычно рассматривается, если у вас уже есть собственные симптомы или если вы имели прямой контакт с инфицированными людьми.

Даже в случае положительного результата экспресс-теста или самопроверки вы имеете право на бесплатный ПЦР-тест.

Обратите внимание: если вы проверили себя дома и получили положительный результат, вам следует немедленно записаться на прием к семейному врачу по телефону. Лечащий врач обсудит с вами дальнейшие действия по телефону.

В качестве альтернативы лучше всего позвонить по номеру 116 117, чтобы зарегистрироваться на ПЦР-тест. В идеале до подтверждающего теста вы должны оставаться дома, чтобы защитить себя и других.

теги:  наркотики менопауза совет по книге