метод амплификации нуклеиновых кислот что это такое при коронавирусе

Цепная реакция. Как работают тесты на коронавирус?

Как выглядят тесты на COVID-19, как они устроены, насколько точны и насколько доступны российским врачам? Об этом СПИД.ЦЕНТР поговорил с научной журналисткой, заместителем главного редактора портала PCR.news и профессиональным биологом Еленой Клещенко.

— Первый вопрос: а как вообще выглядит тест на коронавирус? Экспресс-тест на ВИЧ мы все видели: белая лопаточка с ручкой и пробирка с реагентом. Через 15 минут готов результат. Новый коронавирус тестируется по методу полимеразной цепной реакции (ПЦР). Насколько вообще его сложно производить?

— Выглядит тест на коронавирус как пробирки с прозрачными жидкостями в коробочке или пакетике, как-то так. Но чтобы провести саму реакцию и получить результат, нужно еще специальное оборудование.

Производить тест умеренно сложно, это высокие технологии, но очень хорошо отлаженные за много лет. Ограничения — как на любом производстве: реагенты и материалы, производственные мощности и должная культура производства — не надо объяснять, что будет, если чихнуть в пробирку, — плюс кадры. Каких объемов реально достигнуть — зависит от того, какие мощности будут задействованы: если, например, какие-то линии, которые сейчас производят ПЦР-тесты для других инфекционных заболеваний, волевым решением перебросить на SARS-CoV-2, производство возрастет.

— Почему сейчас тестируют коронавирус именно по методу ПЦР, а не иммуноферментного анализа, например, как ВИЧ? С ИФА диагностика была бы быстрее, дешевле? Или это вообще не имеет значения?

За подробностями лучше обратиться к специалистам в области молекулярной диагностики. Но, на мой взгляд, ПЦР с обратной транскрипцией, а именно он используется в случае с COVID-19, — хороший метод. Для ПЦР-тестов характерна высокая чувствительность. В их основе лежит амплификация нуклеиновой кислоты, то есть даже при малом количестве копий в образце можно получить хороший сигнал. Кроме того, для разработки таких тестов нужен, по большому счету, только геном вируса или часть генома.

— По факту ПЦР-тесты для COVID-19 появились почти сразу после того, как китайцы опубликовали расшифровку генома вируса. То есть для того, чтобы начать их разработку, не нужно было никаких образцов, хватило журнальной публикации и специалистов, способных быстро разработать технологию.

— Да. В том и прелесть ПЦР-теста, что для него достаточно генома вируса. Зимой, как только первый геном был опубликован, специалисты во всех странах начали заказывать синтез генетического материала nCoV-19. Зная нуклеотидную последовательность генома, в лаборатории можно получить участок этого генома и дальше экспериментировать уже с ним. В частности, проверить чувствительность и специфичность теста, используя вместо клинических образцов растворы ДНК.

В январе у ученых большинства стран вообще и не было другого выхода, настоящие пациенты имелись только в Китае. К такому методу могут быть претензии. Например, если чувствительность теста проверяется по растворам кДНК, не учитываются потери при обратной транскрипции. Тут разные другие тонкости. Но в целом ученые сработали очень оперативно.

КАК УСТРОЕН МЕТОД ПЦР?

ПЦР (полимеразная цепная реакция) — это метод тестирования, который способен находить генетический материал вируса непосредственно в крови пациента, слюне или любой другой жидкости, изобретенный в 1983 году американским биохимиком Кэрри Муллисом.

Он основан на многократном копировании (амплификации) определенных участков вирусной ДНК в лабораторных условиях. По факту, чтобы «засечь» вирус в организме, с помощью специального фермента, собирающего из нуклеотидов по образцу вирусной ДНК ее копию, ученые дублируют фрагменты генетического материала вируса, пока их число не станет настолько большим, что будет возможно зафиксировать его присутствие с помощью флуоресцентных меток.

Как это работает?

Сначала вирусную ДНК выделяют из материала, представленного в лабораторию, денатурируют: на этом этапе двухцепочечную ДНК-матрицу нагревают до 94—96 °C, чтобы цепи ДНК разошлись. Затем добавляют так называемые праймеры — начальные звенья цепочки, которые необходимы для старта синтеза новой копии, и так называемую полимеразу — тот самый фермент, который и будет заниматься репликацией ДНК.

Как правило, для лабораторной ПЦР используются ДНК-полимеразы из термофильных бактерий, поскольку в течение реакции смесь многократно охлаждают и нагревают. На следующем этапе в смесь из ДНК, полимеразы и праймеров добавляются нуклеотиды — то есть строительный материал для воспроизводства, после чего емкость с нею нагревается до 37°C, и процесс запускается.

На последующей стадии элонгации полимераза начинает синтез на каждой из двух цепочек разделенной ДНК недостающей пары. Происходит это по принципу комплементарности: фермент присоединяет напротив каждого нуклеотида, из которых состоят ДНК, противоположный. По завершении реакции цикл неоднократно повторяется (см. видео ниже).

В случае с вирусами, содержащими не «двойную» ДНК молекулу, а «одинарную» РНК (а это коронавирусы, или, например, ВИЧ), ученым приходится сначала провести обратную транскрипцию РНК с помощью фермента обратной транскриптазы, а уже потом производить амплификацию по той схеме, что была указана выше. Именно так, собственно, поступает и сам вирус, попадая в клетку, перед тем как встроить свою ДНК в человеческую и приступить к синтезу собственных белков, из которых состоит его «тело» (то есть не генетического материала, а самих вирусных частиц, при ПЦР же, наоборот, копируется генетический материал, а не новые частицы вируса).

Ингибиторы обратной транскриптазы — одни из самых распространенных видов лекарств от ВИЧ-инфекции. К ним относятся, например, зидовудин и ламивудин — самые первые препараты АРВТ, разработанные еще в 80-х.

Производится ПЦР на специальных приборах, амплификаторах, или так называемых термоциклерах (Thermal cycler).

Наглядно, как работает метод ПЦР, можно посмотреть на приведенном ниже видео.

— Что касается ИФА-тестов для коронавируса, их разработать так и не успели?

— Почему? Тесты на определение антител к антигенам SARS-CoV-2 в крови существуют. У теста на антитела свои преимущества. Но я бы сказала так: они с ПЦР-тестом дополняют друг друга. Тест на антитела лучше работает на поздних стадиях. Антитела в крови сохраняются и тогда, когда вирус исчезает из организма, то есть с помощью такого теста можно узнать, кто переболел COVID-19 в прошлом.

— Даже если у пациента не было выраженных симптомов и дело обошлось без госпитализации?

— А что за организации, кто в нашей стране занимается этими тестами? Роспотребнадзор?

— Роспотребнадзор — это очень обширная структура. Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» в нее входит, он и разработал тесты, которыми пользуются в лабораториях Роспотребнадзора. То есть производит тесты «Вектор», а проводят тестирование региональные центры Роспотребнадзора. Также на данный момент зарегистрирована тест-система от ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Минздрава России (ЦСП).

У каждого теста есть погрешность. При низкой заболеваемости ложноположительных результатов может быть намного больше, чем выявленных реальных пациентов, даже если тест вполне хороший.

О разработке своих тестов заявили и некоторые другие организации — Научно-исследовательский институт микробиологии Минобороны РФ совместно с компанией СИНТОЛ, НИЦ эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи Минздрава России (НИЦ им. Н. Ф. Гамалеи), компания «ДНК-технология». Производство собственных тест-систем планирует запустить Центр молекулярной диагностики CMD (ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора). И это хорошо, когда есть разные тест-системы, их можно сравнить, проверить результаты одной с помощью другой.

На первом заседании координационного совета по борьбе с коронавирусом вице-премьер РФ Татьяна Голикова сказала, что правительство ждет от регионов предложений о том, на базе каких еще лабораторий можно будет проводить эти исследования. Частные компании тоже смогут делать тесты на коронавирус на платной основе. Возможно, в самом скором времени будет новая информация о том, как все это будет происходить.

— На 15 марта появилась информация, что в России было произведено почти 110 тысяч тестов на коронавирус. Это много для наших масштабов или мало?

— По поводу возможности произвести достаточное количество тестов — тут много вопросов: производственные мощности, которыми мы располагаем, количество реагентов, которые понадобятся, наконец, лаборатории с необходимой техникой и обученным персоналом, где эти тесты проводить. Мало нам будет пользы и от миллиона тестов, если не хватит рук, чтобы эти тесты запускать. Все эти вопросы надо исследовать.

— Российских тестов несколько. В чем их принципиальные отличия? Почему государство выбрало именно те, что сделали в «Векторе»?

— Пока в России зарегистрировано три теста — два от «Вектора» и один от ЦСП. У тест-системы ЦСП чувствительность указана выше, есть внутренний контроль — РНК, которую добавляют в образец. Если эта РНК исчезнет в процессе, не даст сигнала, значит, что-то пошло не так. Это знак, что могла исчезнуть и вирусная РНК, а стало быть, отрицательный результат следует считать ложноотрицательным. Про остальные тест-системы поговорим, когда они получат регистрационные удостоверения.

Почему государство выбрало именно «Вектор» для выполнения этого задания, мне неизвестно. Наверное, могли бы выбрать и, например, ЦНИИ эпидемиологии того же Роспотребнадзора. «Вектор» знаменит тем, что в нем работают с опасными патогенами, а «уханьский коронавирус» на тот момент выглядел очень пугающе: и по смертности среди заболевших, и по инфекционности были прямо страшные оценки. Может быть, в этом причина, может быть, в чем-то другом, это надо узнавать у тех, кто принимал решение.

Источник

Актуальные методы диагностики COVID-19

Метод амплификации нуклеиновых кислот (МАНК) или ОТ-ПЦР в диагностике текущей инфекции

Отхаркиваемую мокроту следует собирать у пациентов с кашлем; способствовать продукции мокроты не рекомендуется. У интубированных пациентов следует собирать аспират из нижних дыхательных путей или бронхоальвеолярный лаваж.

Данные, сравнивающие точность исследования на разных участках ограничены, но предполагается, что чувствительность теста может варьироваться в зависимости от типа образца. В образцах из нижних дыхательных путей может наблюдаться высокая вирусная нагрузка, и с большей вероятностью определяется положительный результат, чем в образцах с верхних дыхательных путей. Интерпретация

Положительный тест на SARS-CoV-2 в целом подтверждает диагноз COVID-19. Однако в литературе хорошо описаны ложноотрицательные тесты образцов из верхних дыхательных путей. Если первоначальное тестирование является отрицательным, но подозрение на COVID-19 сохраняется, предлагается повторить тест, т. к. верификация инфекции важна для определения тактики ведения и осуществления профилактических мер. В таких случаях ВОЗ также рекомендует тестирование образцов из нижних дыхательных путей, если это возможно. Применение мер предосторожности в борьбе с COVID-19 должно продолжаться, пока проводится повторная оценка.

Во многих случаях из-за ограниченной доступности тестирования и озабоченности по поводу ложноотрицательных результатов диагноз COVID-19 предполагается на основе клинической картины в условиях возможного контакта (проживание или поездка в регион неблагоприятный по распространению инфекции) или при известном контакте. В таких случаях, особенно у госпитализированных пациентов с отрицательными тестами на РНК SARS-CoV-2, характерные лабораторные данные или результаты визуализирующих методов диагностики могут дополнительно подтвердить клинический диагноз COVID-19 и стать причиной применения профилактических мер. Тем не менее, другие потенциальные причины симптомов также должны быть исключены в случаях отрицательных тестов на РНК SARS-CoV-2.

Интерпретация сомнительного или неопределенного результата зависит от конкретного анализа ОТ-ПЦР. Практикующий врач должен согласовать с лабораторией дальнейшее исследование.

Вероятность положительной ОТ-ПЦР в пробах из верхних дыхательных путей может быть выше в начале заболевания. Точность теста в зависимости от типа образца.

Серологические тесты для выявления первичной инфекции

Серологические тесты направлены на выявление антител к SARS-CoV-2 в крови. Те антитела, которые были адекватно верифицированы, могут помочь выявить пациентов с перенесенным COVID-19. Серологические тесты могут также позволить выявить некоторых пациентов с текущей инфекцией (особенно на поздней стадии заболевания), но они менее склонны вступать в реакцию в первую неделю заражения и, следовательно, могут быть менее полезными для диагностики острой стадии заболевания.

Точность и время обнаружения антител варьирует в зависимости от конкретно используемого теста.

Масштабный серологический скрининг при помощи подтвержденных тестов может дать лучшее представление о распространенности заболевания (путем выявления людей, диагноз которых не был установлен при помощи ПЦР, или тех, кто перенес бессимптомную или субклиническую формы инфекции), а также выявить лиц, имеющих иммунитет к инфекции.

Тесты идентифицирующие антиген SARS-CoV-2, находятся на стадии разработки, хотя экспресс-тесты на выявление антигенов респираторных патогенов обычно менее чувствительны по сравнению с выявлением нуклеиновых кислот вируса с помощью ПЦР Несколько производителей продают экспресс-тесты на выявление антигенов или антител для проведения обследований на местах оказания медицинской помощи, но ВОЗ не рекомендует их из-за проблем с точностью и отсутствия исследований, подтверждающих их надежность.

Пресс-служба ФГБУ «НМИЦ ССХ им. А. Н. Бакулева»
Минздрава России

Источник

Что такое ПЦР-тест на коронавирус

ПЦР-тест отличается высокой точностью, с его помощью в биологических материалах определяются разные чужеродные микробы. Например, бактерии, грибки, вирусы. Для проведения лабораторных исследований подойдут пробы слюны, мочи, сыворотки крови, разных жидкостей организма. Ведь именно в них присутствуют патогены. Для обработки образцов применяют химические реагенты. Они провоцируют выделение фрагментов геноме возбудителей. После количество нуклеиновых кислот увеличивается, это происходит благодаря воздействию слабых электродов, амплификации ферментом полимеразой. При увеличении их количества такие кислоты будет проще увидеть на специальном компьютерном оборудовании.

Для начала надо разобраться, что такое ПЦР-тест на коронавирус. ПЦР-тесты известны своей высокой чувствительностью, благодаря этому обеспечивается точный результат. Это актуально даже для тех ситуаций, когда в организме человека содержится немного инфекционных частиц и нет никакой симптоматики. Этот анализ делают, чтобы понять, болеет ли человек коронавирусом или нет. Но ПЦР-тест не может узнать стадию болезни, насколько давно был контакт с больным человеком. Это могут подсказать уже другие методы диагностики.

Особенности теста

Такой вирус, как SARS-CoV-2, проходит через рот, глаза, нос и таким образом достигает человеческого организма. С помощью специфичных шипов он цепляется клеток и фиксируется на мембранах. Чаще всего поражаются данным вирусом ткани систем пищеварения, мочевыделения, дыхания, ЦНС, также страдает сердце.

Как только человек заразился вирусом SARS-CoV-2, на протяжении первых нескольких дней он размножается непосредственно в эпителии носоглотки, причем делает это активно. Инфекция находиться в слюне, секрете, которое отделяется. Распространение инфекции между окружающими происходит во время глубокого дыхания, кашля, чихания больного человека. Последний может и сам не подозревать о болезни. Даже при отсутствии симптомов человек будет опасным и заразным. В большинстве случаев коронавирус напоминает стандартное ОРВИ, который не обладает какими-то особыми проявлениями. Чтобы определить, попал ли новый патоген в организм, стоит сделать ПЦР-тест.

Коронавирусы не циркулируют в лимфе, крови. Поэтому и анализ делают с носоглотки, ее слизистых оболочек. Медики утверждают, что у пациентов, у которых диагностируют манифестное либо бессимптомное течение болезни, есть вероятность, что результаты теста будут ложными. Возбудитель не будет долго оставаться на эпителии. Поэтому рекомендуется проводить анализ несколько раз. Если у человека долгое время не могут выявить коронавирус, можно сдать другой анализ – на антитела. Для этого используют метод ИФА.

Кто должен сделать тест?

Существуют определенные категории людей, которым очень нужно провести тест на коронавирус:

Вышеупомянутым группам людей должны делать анализы в рамках ОМС. Если другие люди захотят исследоваться и проверить, есть ли у них коронавирсу, то они могут выполнить нужный анализ, но он будет платным. Все тестовые системы, которые понадобятся для исследований, изготавливают в научно-исследовательских институтах, которые обладают специальной государственной лицензией.

Как правильно проводиться тест?

Важно подготовиться к тому, когда будут брать биоматериал для исследований. Иначе возрастает риск получить ложный результат. За сутки до анализа нельзя употреблять алкоголь и принимать антимикробные препараты.

Непосредственно перед самим анализом (за 2 часа) нельзя курить, чистить зубы, кушать леденцы, освежающие дыхание, пить воду, напитки, употреблять пищу. Также специалисты не рекомендуют пользоваться ингаляторами, назальными препаратами, полоскать рот или жевать жвачку.

Мазок берут из зева человека. При желании весь набор для диагностики курьер может доставить на дом больному, при этом все выполняется бесконтактно. Аппликатором, который расположен на конце стерильного тампона, проводят по слизистой. После материал кладут в герметичный пакет, после чего отправляют на исследование в лабораторию.

Возбудитель коронавируса относится к РНК-вирусам. Геном, который обнаруживают у человека, во время тестирования переводят в ДНК. А позже он обратно превращается в РНК.

Если говорить о полном цикле анализа, то результаты можно получить спустя 2-4 дня. Существует экспресс-диагностика, с результатами которой можно ознакомиться уже через 1 час. Однако такой тест будет иметь большую погрешность. Подобные данные считают предварительными, которые обязательно нужно повторно проверить.

Источник

3 вида тестов на коронавирус: преимущества и различия

Статья размещена: 10 Ноября 2021

Последнее изменение: 05 Октября 2020

Быстрая и надежная диагностика Covid-19 – это первый шаг к его лечению и профилактике. Чтобы определить наличие вируса в организме, применяются разные методы исследования. К ним относится экспресс-тестирование на антитела, методика ПЦР и LAMP. Здесь всего за несколько минут вы сможете узнать, какой из этих тестов более эффективный, как они проводятся и сколько занимают по времени.

ПЦР-тест

Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) является более точным способом выявления инфекции Covid-19. В отличие от других способов диагностики он направлен не на обнаружение антител, вырабатываемых организмом при заболевании, а непосредственно на сам вирус. Это позволяет определить, болеет человек коронавирусной инфекцией в настоящий момент или нет. ПЦР-тест наиболее эффективен в том случае, если он сделан в течение 7-10 дней с возникновения первых симптомов инфекционного заболевания.

Как проводится тест ПЦР? Забор биоматериала из носоглотки для исследования производится при помощи тампона. Для этого необходимо обратиться в лабораторию или вызвать специалистов частной клиники на дом (например, если вы не хотите контактировать с другими людьми).

Кому рекомендуется тестирование ПЦР? Если вы контактировали с человеком, болеющим Covid-19.

Через сколько будут известны результаты исследования? В среднем, для получения результатов необходимо около 24 часов. При обращении в государственные лаборатории срок ожидания может увеличиться до 2-3 дней и более.

Насколько точно тестирование ПЦР? Это самый надежный метод выявления Covid-19. По данным исследований, клиническая чувствительность тестов составляет около 80%, поэтому получение ложноотрицательного или ложноположительного результата сведено к минимуму.

Тест на антитела к Covid-19

При проникновении вируса в организм иммунная система начинает вырабатывать специфические антитела (Ig – иммуноглобулины), предназначенные для защиты от инфекции. Тесты на антитела к Covid-19 определяют их наличие и поэтому позволяют узнать, болеет человек коронавирусом или уже переболел ранее.

Всего в организме человек существует 5 видов антител: IgM, IgG, IgA, IgD, IgE. В основном, при коронавирусной инфекции вырабатываются:

Для тестирования на антитела применяется иммуноферментный (ИФА) либо иммунохемилюминесцентный (ИФЛА) анализ. Это экспресс-тестирование, показывающее количество антител IgM и IgG. Проводится в лаборатории или в домашних условиях, если вызвать специалистов частной клиники для забора биоматериала на дом.

Как проводится скрининг? Применяется образец крови, взятой из вены или пальца. Биоматериал и специальный раствор наносится на тест-карту. Результат определяется после полного проявления цветных полос, количество и расположение которых указывает на наличие иммуноглобулинов.

Кому рекомендуется экспресс-тестирование? Министерство здравоохранения России рекомендует пройти тест ИФА:

Через сколько будут известны результаты исследования? В течение 10-15 минут. Скорость – это главное преимущество исследований на антитела, поэтому методы ИФА и ИФЛА остаются одними из самых популярных при диагностике коронавирусной инфекции.

Насколько точно исследование на антитела? Точность методов ИФА и ИФЛА достигает 60-65%. Чаще всего получение ложноотрицательного или ложноположительного результата связано с неправильным забором биоматериала, поэтому обращайтесь только к профессионалам.

Метод LAMP

Метод петлевой изотермической амплификации (LAMP) считается «упрощенной» версией исследования ПЦР. Относится к тест-системам, при этом производители настаивают на том, что их точность составляет 94%. Методика LAMP также основана на том, что РНК вируса достраивается до ДНК, а затем происходит копирование при постоянной температуре 65 °C. Исследование проводится в лабораторных исследованиях.

Как проводится LAMP? Чтобы определить Covid-19 этим методом, происходит забор биоматериала из носоглотки. Затем для получения точного результата к нему добавляются праймеры (фрагмент нуклеиновой кислоты) и состав исследуется в лабораторных условиях.

Кому рекомендуется диагностика LAMP? Тем, кто контактировал с лицами, больными Covid-19, а также людям, входящим в группу риска (например, пожилым людям и тем, у кого имеются тяжелые хронические заболевания).

Через сколько будут известны результаты? В течение 20-40 минут. Метод LAMP на данный момент не применяется в государственных лабораториях. Однако его используют в частных клиниках для подтверждения результатов экспресс-тестирования.

Насколько точно исследование LAMP? Данные об эффективности этого метода диагностики отсутствуют. Однако, по мнению многих специалистов, его точность схода с методикой полимеразной цепной реакции (ПЦР).

Какой способ диагностики лучше?

Все методы, применяемые для выявления Covid-19, успешно применяются в диагностике заболевания. Они отличаются по методу и показаниям к проведению, а также по длительности получения результатов. Однако применяются в разных случаях, поэтому имеют равную эффективность.

Если вы находитесь в тесном контакте с человеком, болеющим коронавирусом, рекомендуется ПЦР-исследование. В отличие от остальных методик оно занимает больше времени, но позволяет получить максимально точные данные.

Если вы хотите узнать, переболели ли уже Covid-19, рекомендуется экспресс-тест на антитела. Он занимает минимум времени и позволяет узнать, на какой стадии развития находится заболевание, и переболели ли вы им раннее (например, если коронавирус прошел в бессимптомной форме).

Если вы входите в группу риска заражения Covid-19, рекомендуется экспресс-тест на антитела или исследование LAMP. Обе методики быстро проводятся и имеют сравнительно высокую эффективность, поэтому вероятность получения ложного результата минимальна.

Полезные рекомендации

Самое важное – это выбрать лабораторию. Обращайтесь только в надежные места, чтобы быть уверенным в точности диагностики. В 2020 году исследования проводят как государственные лаборатории, так и частные клиники. В последнем случае вы можете вызвать специалистов для забора биоматериала на дом и гораздо быстрее получите результаты

Следующий нюанс – это момент сбора биоматериала. Если он будет проведен неправильно, то возрастет риск получения ложного положительного или ложного отрицательного результата. Чтобы этого избежать, необходимо соблюдать некоторые правила:

Если результаты оказались положительными, то не паникуйте. Своевременное обнаружение Covid-19 обеспечивает быстрое лечение. При обращении в частные клиники оно разрабатывается индивидуально, поэтому позволяет быстро побороть вирус и избежать дальнейшего развития инфекции.

Источник