ПЦР (полимеразная цепная реакция) – это метод, используемый в биохимии и молекулярной биологии для увеличения количества определенного фрагмента ДНК. При этом система не уступает ПЦР в чувствительности и может детектировать единицы геномных эквивалентов. Полимеразная цепная реакция — это технология, позволяющая выделить из двойной спирали ДНК участок с конкретным геном, размножить его и изучить.
Что такое полимеразная цепная реакция и как она работает?
Так он пришёл к мысли, что дорогую и долгую процедуру диагностики патологий плода нужно упростить. Существовавшая технология заключалась в том, что выделенная ДНК плода подсаживалась в яйцеклетку мыши, а уже появившийся на свет мышонок анализировался на предмет тяжёлых патологий. Муллис решил, что можно обойтись без мыши. Он изобрёл способ расплетать ДНК и способ её копировать необходимое для получения достаточного объёма вещества количество раз. Интересно, что отправленная в Nature статья об изобретении метода ПЦР не была принята журналом. В итоге статья не сразу, но была принята и напечатана в Science , а уже в 1993 году Кэри Муллис получил Нобелевскую премию по химии за открытие полимеразной цепной реакции. Интересно отметить, что наряду с карьерой учёного Кэри Муллис рассматривал карьеру писателя. Позже на своём сайте он весьма красочно описал тот момент, когда ему пришла в голову идея ПЦР: «Калифорнийские каштаны протянули свои тяжёлые цветы в сторону шоссе 128.
Розовые и белые побеги, свисающие с веток в свет фар моей машины, казались холодными, но они были наполнены тёплыми эфирами, преобладающими в сфере обоняния. Казалось, что это была ночь каштанов, но что-то ещё волновало меня. Шины моей маленькой серебристой "Хонды" везли нас через горы. Мои руки ощущали дорогу и повороты. Мои мысли вернулись в лабораторию. Цепи ДНК сворачивались и словно бы парили. Яркие голубые и розовые изображения молекул возникли где-то между горной дорогой и моими глазами».
Не смотря на то, что размеры клетки исчисляются микронами, из-за очень специфической плотной упаковки спирали, ядро клетки свободно вмещает десятки хромосом. Итак, пора переходить к решению задачи. Рассматривая поставленную выше задачу, мы уже увидели две основных проблемы на пути к её решению. Понятно, что с одной стороны, выискивать клетку возбудителя инфекции среди миллионов клеток крови — занятие достаточно бесперспективное, если не сказать бестолковое, а с другой стороны, выделять ДНК из клеток " в рукопашную" — тоже не вариант, из-за опасности порвать на кусочки, всё что мы с таким трудом отыскали… Поэтому, нам очень помог бы какой-нибудь метод, позволяющий активно размножать ДНК, но делающий это только с определёнными, "избранными" экземплярами. Это позволит увеличивать концентрацию интересующей культуры до уровней, безошибочно определяемых и не требующих длительного поиска. Вот этим чудо-методом и стал метод полимеразной цепной реакции ПЦР. Эта реакция носит название репликации ДНК. Так это звучит сухим академическим языком. Но мы задались целью, объяснить Вам всё, буквально, "на пальцах", а потому продолжим свой рассказ о том, как всё происходит. На первом этапе реакции надо разъединить двойную нить ДНК.
Этот процесс называется денатурацией и проходит при температуре 93 - 95 градусов Цельсия. Уже через 30 - 40 секунд связи нуклеотидов разрываются и вместо двойной цепи получаются две одиночные. Надо заметить, что если после этого, снова, просто понизить температуру, то разделившиеся половинки достаточно быстро находят друг друга и всё возвращается, практически, к исходному состоянию. Следовательно, нам надо не дать соединиться половинкам интересующей нас ДНК. Как этому помешать? Тогда, место на половинке-основании окажется занято, при попытке присоединения, свойство комплементарности окажется нарушено, и вторая половинка не сможет прицепиться на своё "законное" место. Это "что-то" названное праймером, синтезируется в научной или промышленной лаборатории и представляет собой цепочку синтетических нуклеотидов олигонуклеотидов , расположенных в таком же порядке, как и у того вируса бактерии и так далее , на который делается анализ. Например, если делают анализ на хламидии, то праймер соответствует специфическому участку гена, кодирующего главный белок наружной мембраны МОМР Chlamydia trachomatis. Итак, вторая стадия - присоединение праймеров к ДНК также называется отжигом длится от 20 до 60 секунд. Температура отжига равна 50 - 65 градусам для каждого вида возбудителей, то есть для каждого праймера, она своя.
На этом этапе мы уже разделили ДНК на две половинки и не даём им соединиться. Теперь самое время достроить каждую половинку до полноценной ДНК. Но температура, при которой это должно произойти, очень высока, по меркам молекулярной биологии — более 70 градусов выше температуры отжига. Проблема была решена благодаря открытию уникального фермента taq-ДНК-полимеразы, содержащегося у бактерий, обитающих в гейзерах.
Капельная цифровая ПЦР ддПЦР — это метод дПЦР, при котором реакционная смесь образца объемом 20 мкл разделяется на 20 000 масляных капель размером в нанолитр с использованием метода водно-масляной эмульсии, подвергается термоциклированию в микрофлюидном картридже, а амплитуда флуоресценции каждой капли измеряется в каждая лунка с образцом считывается с помощью сканера капель.
Но это стало возможно не так давно. Столь резкий прогресс в медицинской диагностике во многом обязан одной технологии, а именно — полимеразной цепной реакции. За время эпидемии коронавируса вы почти наверняка сталкивались с ее аббревиатурой — ПЦР. Чтобы доказать, что вы здоровы, нужно было сделать «ПЦР-тест», подтверждающий отсутствие в организме коронавирусного генетического материала. Именно об этой технологии мы и расскажем в нашей статье. Кэри Муллис: создатель технологии ПЦР. Ниже мы кратко резюмируем суть и значение наиболее важных для возникновения ПЦР работ см. В 1953 году исследователи Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик опубликовали работу 2 , которая внесла существенный вклад в понимание структуры ДНК — молекулы, в которой зашифрована уникальная для каждого организма генетическая информация. Именно эта информация является ключом как к определению вида организма, что необходимо для детектирования патогена, так и к выявлению генетических особенностей и заболеваний человека методом ПЦР. В 1950-х гг. Артур Корнберг изучал механизмы репликации, или самоудвоения, ДНК. Ему же удалось впервые осуществить синтез ДНК вне живой клетки, в пробирке. А в 1957 ученый вместе со своей научной группой выделил из бактерии Escherichia coli первую ДНК-полимеразу 3 — ключевой фермент, обеспечивающий синтез ДНК. В 1960-х Хар Гобинд Корана продолжил изучение механизмов синтеза нуклеиновых кислот. В частности, в его лаборатории впервые синтезировали целый ген. Корана продемонстрировал, что такой искусственно созданный фрагмент ДНК нормально функционирует, встроив его в геном Escherichia coli 4. Кроме того, исследователь занимался расшифровкой генетического кода и его роли в синтезе белков.
Важные сведения об использовании продукции BIOplastics в ПЦР и Real Time ПЦР анализах
Для того, чтобы система не начинала работать раньше времени, чипы хранят в вакуумной упаковке. Его суть в том, что реакционную смесь разделяют на множество микрообразцов, в которых реакция идет параллельно — на чипе это происходит в отдельных лунках. После реакции флуоресценция позволяет определить, в какие микрообразцы попали молекулы ДНК, а в какие - нет. Доля светящихся микрообразцов в случае чипа — лунок пропорциональна концентрации искомой последовательности ДНК в исходном образце.
Единственный минус для портативного чипа в том, что для подсчета лунок необходим микроскоп. Вдобавок ко всему авторы используют модификацию ПЦР , которая не требует температурных циклов, а проводится при постоянной температуре. Поэтому для работы чипа достаточно многоразовой солевой грелки.
Заглубленная оптическая область на крышках Заглубленная оптическая область предотвращает загрязнение поверхности от касания пользователем Крышки микропробирок и стрипов предназначены для пропускания флуоресцентного сигнала в оптический блок для детектирования в режиме реального времени. Для закрытия стрипов и планшетов компания BIOplastics предлагает широкий ассортимент стрипованных крышек, а также пленки для заклеивания планшетов «Optiseal». Оптически прозрачные крышки имеют максимальную площадь оптической области 12,6 мм2 , а толщина «оптического окна» уменьшена до 0,30 мм, что минимизирует поглощение света полипропиленом. Дизайнеры BIOplastics спроектировали «оптическую область» с заглублением от поверхности крышки, что предотвращает «касание» оптической области в процессе постановки эксперимента. Крышки с широкой оптической областью совместимы с любыми микропробирками, стрипами и планшетами для ПЦР. Прочная конструкция предотвращает возможные деформации при установке и извлечении крышек. Различные типы и смеси полипропилена по разному связывают ионы, такие как магний, а также белки, ДНК и другие заряженные группы, что может существенно влиять на результаты эксперимента. Компания BIOplastics при изготовлении своей продукции использует 3 различных состава полипропилена, которые относятся к типам O, A и M. Полипропилен O-типа является оптимальным материалом при изготовлении продукции для количественной ПЦР.
ПЦР в гинекологии и в урологии широко применяется для выявления скрытых и труднодиагностируемых инфекций.
Принцип работы За генетическую информацию в живом организме любого размера отвечает ДНК — двухспиральная дезоксирибонуклеиновая кислота, состоящая из последовательности четырех нуклеотидов, которые принято обозначать буквами А аденин , Г гуанин , Т тимидин и Ц цитозин. Одно из основных правил генетики — правило комплементарности, то есть нуклеотиды соседних спиралей ДНК соединяются только в определеном порядке: А с Т, Г с Ц, и никак иначе. Рисунок 1. Схема трех стадий полимеразной цепной реакции. Некоторые виды микроорганизмов, например, вирус иммунодефицита человека, хранят генетическую информацию в другой нуклеиновой кислоте — РНК, но и её фрагменты можно находить с помощью ПЦР. Именно на обнаружении этого небольшого, но уникального для каждого отдельного организма участка и построен принцип ПЦР. Для каждого возбудителя создан свой специфический генетический детектор, эталонный фрагмент ДНК, который по принципу комплементарности точно обнаруживает «свой» фрагмент ДНК и запускает реакцию создания огромного количества его копий. Один цикл ПЦР длится около трёх минут, количество копий растёт в геометрической прогрессии. Таким образом, за несколько часов количество фрагментов увеличивается в несколько миллиардов раз. Понятно, что теперь определить, какой возбудитель у данной конкретной инфекции, достаточно легко.
Достоинства Теория — это, безусловно, замечательно, но что мы имеем на выходе? Какую практическую выгоду получает человек, когда отправляется на поиски вредоносных микроорганизмов, вооруженный ПЦР? Безусловно, одно из главных достоинств — это универсальность метода. Оборудование, используемое для ПЦР, стандартно, оно не зависит от того, что именно и где именно мы ищем. Следующий плюс — высокая специфичность.
Первая имеет недостаток в точности копирования, но две других работают гораздо медленнее, поэтому Taq-полимераза используется сейчас в смеси с Pfu. Кэри Муллис и компания «Цетус» запатентовали полимеразу, а затем права на патент выкупила компания Хофман-Ла-Рош. Далее выяснилось, что она была описана советскими учеными: биохимиками А.
Калединым, А. Слюсаренко и С. В связи с этим от компании Рош даже требовали отказаться от прав на фермент в судебном порядке, и история противостояний завершилась в 2005 году, когда срок патента истек.
Что такое полимеразная цепная реакция и как она работает?
Это бывает, если человек переболел, может быть, даже несколько недель или месяца полтора тому назад, но у него остались не целые вирусные частицы, а разрушенные части вируса. В том числе РНК его разрушенное. И делаем мазок из носо- и ротоглотки и обнаруживаем там РНК. И очень много таких случаев, на самом деле Антон Ершов Доктор медицинских наук, практикующий врач, профессор Он объяснил, что у разных людей с разной скоростью обновляются клетки слизистой оболочки носоглотки и ротоглотки, и у некоторых части погибшего SARS-Cov-2 сохраняются в верхних дыхательных путях по несколько недель.
Экспресс-диагностика в виде ПЦР-тестирования коревой инфекции в течение 1—2 дней должна быть доступна во всех лабораториях, считает Тимаков. Человек, который ранее не болел корью, не прививался или прививался однократно, имеет возможность в первые 72 часа после контакта с заболевшим вакцинироваться и не заболеть, пояснил он. Существующее исследование на антитела IgM к кори, по его словам, информативно только после 5—7-го дня болезни при появлении клинических симптомов.
То есть болезнь выявляется уже постфактум, говорит Тимаков. Габричевского Роспотребнадзора Светлана Комбарова. В системе лабораторной диагностики кори пока этого метода нет. При этом, по ее словам, важно определить, кого и в каких случаях надо обследовать с помощью такого тестирования. В России с начала 2023 г.
Возбудителем является вирус из семейства парамиксовирусов. Он распространяется при кашле и чихании, тесных личных контактах. Корь опасна своими осложнениями. Чаще всего они развиваются у детей в возрасте до пяти лет или у взрослых людей старше 30 лет. Самые серьезные осложнения включают слепоту, энцефалит инфекцию, приводящую к отеку головного мозга , тяжелую диарею и связанную с ней дегидратацию обезвоживание организма , ушные инфекции и тяжелые инфекции дыхательных путей, такие как пневмония.
Но это же не говорит о том, что человек — это банан. В чем здесь подвох? Можно сравнивать последовательность генов или всю последовательность ДНК. Различия между более близкими организмами, чем, к примеру, человек и банан, могут быть обусловлены не белок-кодирующей генетической последовательностью, а разницей в регуляторных механизмах. Гены могут быть одинаковыми, но включаться и выключаться по-разному. Большая часть «мусорной ДНК» может быть одинаковой. Сам язык и набор ДНК у всех живых организмов один и тот же. Исключение разве только составляют некоторые бактерии и вирусы. А что касается изменений других организмов — растений и животных — то это очень перспективная технология. Все внесенные изменения можно проверить, прежде чем использовать полученный организм. Эти изменения не представляют никакой опасности, потому что методы, которые ранее применялись для создания различных сортов в сельском хозяйстве или животноводстве гораздо сильнее меняли ДНК и гораздо в более непредсказуемых вариантах. В желудке человека все переварится одинаково — и томат с геном рыбы, и обычная рыба в томатном соусе. С точки зрения пищеварения никакой разницы нет. То есть, как изменение последовательности ДНК будет проявляться в живом организме, чем отличается один индивид от другого на уровне ДНК и как он отличается сам по себе на уровне организма. Сейчас мы можем только сказать о том, что замена некоторой буквы в определенном гене приводит к фатальным последствиям, к генетическому заболеванию. Но мы не можем поменять эту букву на ту, которая присутствует у большинства людей, которые не страдают этим заболеванием или точно предсказать эффект от комбинации нескольких вариантов. Хотя работы в этом направлении ведутся.
Как работают тесты на коронавирус и кто их сейчас создает
Трёхбуквенный вариант — это аббревиатура названия «полимеразная цепная реакция». ПЦР (полимеразная цепная реакция) – это метод, используемый в биохимии и молекулярной биологии для увеличения количества определенного фрагмента ДНК. ОТ-ПЦР — это разновидность ПЦР, то есть полимеразной цепной реакции.
Полимеразная цепная реакция
Ее принципиальной особенностью является мониторинг и количественный анализ накопления продуктов полимеразной цепной реакции, а также автоматическая регистрация и интерпретация полученных результатов. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) позволяет всего в течение нескольких часов обнаружить возбудителя инфекции, причем выявить можно даже 1-2 молекулы среди огромного количества. Количественная полимеразная цепная реакция (ПЦР). ПЦР также можно выполнять как количественный анализ для измерения объема конкретной последовательности ДНК в образце. Цифровая полимеразная цепная реакция (цПЦР) представляет собой биотехнологическое усовершенствование традиционных методов полимеразной цепной реакции. Полимеразная цепная реакция или ПЦР — это метод создания множества копий определенного участка ДНК in vitro (в пробирке, а не в организме). Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – высокоточный метод молекулярно-генетической диагностики, который позволяет выявить у человека различные инфекционные и наследственные заболевания, как в острой и хронической стадии, так и задолго до того.
ПЦР в реальном времени
medium ПЦР (Полимеразная цепная реакция) Если попытаться описать ПЦР-диагностику в трёх словах, то это, совершенно определённо, будут слова ТОЧНО, НАДЁЖНО, БЫСТРО. полимеразная цепная реакция виды Поскольку ПЦР — высокоэффективный способ диагностики, дающий почти 100% результат, процедуру используют. Ее принципиальной особенностью является мониторинг и количественный анализ накопления продуктов полимеразной цепной реакции, а также автоматическая регистрация и интерпретация полученных результатов. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – молекулярно-генетический анализ. ПЦР – полимеразная цепная реакция. При такой диагностике ПЦР-тестов при любом вирусе мы получаем ложноположительный результат и везём пациента в стационар.
Когда назначается ПЦР-диагностика?
- Зачем определяют мутации в генах BRCA1 и BRCA2? Какой метод диагностики лучше?
- PCR News — портал о молекулярной диагностике, молекулярной биологии и медицине
- Что такое полимеразная цепная реакция и как она работает? |
- Что такое анализ ПЦР и как его проводят
- Капельная цифровая ПЦР (ddPCR)
Какие инфекции позволяет выявить мазок на ПЦР?
- Чем отличается ПЦР от антител на КОВИД тест
- Азбука жизни. Зачем в онкологии нужны ПЦР-тесты и какую информацию о болезни хранит в себе ДНК
- ПЦР: что это такое? Диагностика инфекционных заболеваний методом полимеразной цепной реакции
- Чем отличается ПЦР от антител на КОВИД тест
Тест на антитела к COVID-19
- Суть метода ПЦР
- Анализ крови ПЦР – что это такое?
- Полимеразная цепная реакция в реальном времени — Википедия
- Что такое анализ ПЦР?
- ПЦР-тест - что это такое простыми словами, что показывает ПЦР анализ и когда назначается