Обнаружение коронавируса: что такое ПЦР?

21 мая, 2020
ПЦР является наиболее надежным методом идентификации коронавируса, в последнее время об этом сообщили многие СМИ. Но знаете ли вы, что это такое? Сегодня мы объясним вам. Читайте далее!
 

В последние несколько дней комплекты для обнаружения COVID-19 были, как говорится, у всех на устах. После разногласий, вызванных покупкой правительством Испании более 50 000 тестов с низкой надежностью, и вытекающих из этого потерь, понимание методов выявления инфицированных пациентов стало необходимостью. Что же такое ПЦР?

Вы наверняка уже слышали нечто подобное: «Метод ПЦР является наиболее полным и надежным«. Высокая частота попаданий и минимальное количество ложноположительных результатов побудили Всемирную организацию здравоохранения (ВОЗ) рекомендовать его в качестве основного метода обнаружения коронавируса.

И сегодня мы хотим воспользоваться возможностью, чтобы рассказать вам подробно, что такое ПЦР и как работает этот метод. Читайте далее и узнайте больше об этом!

Последовательность генома врага

Коронавирус (COVID-19) представляет собой вирусный агент, который содержит одну цепь РНК. В свою очередь, он классифицируется как положительная одноцепочечная РНК. ДНК и РНК — самые надежные «отпечатки пальцев», которые может показать организм.

Поскольку это единая цепочка информации, присутствие РНК коронавируса в организме человека однозначно: если она обнаружена в образце пациента, значит, он инфицирован.

Таким образом, было жизненно важно упорядочить геном этого вируса с самого начала, с момента его открытия. К счастью, первый образец был генотипирован 11 января. Его можно увидеть на информационной странице Национального центра биотехнологии (National Center for Biotechnology).

 

Эта амальгама букв, которую вы сможете наблюдать, соответствует порядку нуклеотидов цепи РНК вируса. Каждый нуклеотид содержит азотистое основание, которое соответствует представленной букве:

  • Аденин (а)
  • Гуанин (g)
  • Цитозин (с)
  • В случае РНК, урацил (u)
  • В случае ДНК, тимин (t)

И тогда вас наверняка поразит то, что вы не увидите ни одного (u) в геноме коронавируса, верно? Но у нас есть ответ.

Генетика

С момента открытия COVID-19 определение последовательности генома вируса стало жизненно важным.

Читайте также: Могут ли беременные женщины передавать коронавирус своим детям?

ПЦР обнаруживает «нарушителя»

Как только последовательность генома вируса определена, вступает в действие эффективность ПЦР. Этот метод был открыт еще в 80-е годы, а расшифровывается аббревиатура как полимеразная цепная реакция. Направлен этот метод на амплификацию образца ДНК.

Да, именно в этом и заключается первая ловушка вируса: у коронавируса нет ДНК, только РНК. Поэтому требуется еще более сложная методика: ОТ-ПЦР для преобразования РНК вируса в ДНК.

Для осуществления этой реакции необходим фермент, называемый обратной транскриптазой. Процесс выглядит следующим образом:

 
  • В образце пациента фермент обратная транскриптаза способна идентифицировать РНК вируса.
  • С нуклеотидами, содержащимися в реакционной смеси, фермент транскриптазы будет способен генерировать цепь ДНК, комплементарную цепь РНК вируса. Мы должны рассматривать этот фермент как «работника»: благодаря карте РНК вируса и имеющимся нуклеотидам он генерирует новую цепь, в данном случае ДНК.
  • Здесь вступает в действие полимераза фермента, и происходит нормальная ПЦР. Таким образом, фермент полимераза — это другой «работник», который с доступными нуклеотидами способен генерировать тысячи копий трансформированной цепи ДНК.
  • Эту амплифицированную ДНК можно подвергать различным методам определения того, соответствует ли она генотипу коронавируса или нет.
Кит ПЦР

ПЦР — это метод обнаружения COVID-19, наиболее рекомендуемый Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ).

Это интересно: Лечение коронавируса: какие методы и протоколы используют?

Определение идентичности

После того как ДНК амплифицирована, существует несколько способов присвоения ее вирусу или организму. Одним из самых простых является электрофорез в агарозном геле. Мы будем использовать этот пример для простоты, но есть и сложные секвенсоры, которые делают это.

 

Фрагменты ДНК имеют отрицательный электрический заряд. Благодаря этому при подаче электрического тока в коробку с агарозным гелем различные фрагменты будут перемещаться в геле с течением времени, притягиваемые положительным полюсом. Мы должны рассматривать этот процесс как гонку. Самые легкие фрагменты ДНК «приезжают» раньше, а самые большие фрагменты остаются на полпути.

Это ключ к выявлению вируса: на разных расстояниях на геле формируются полосы. Приведем гипотетический пример: если у матери и ребенка различные фрагменты ДНК одинаковые, агарозные гели обоих должны представлять один и тот же образец, подтверждая их генетическую связь.

Безусловно, методы обнаружения коронавируса более сложны, чем приведенный пример. Но мы надеемся, что данное объяснение помогло вам понять процесс ПЦР и ее важную роль в обнаружении заболеваний.

 
  • Instituto de Salud Carlos III. (24/03/2020). Pruebas de diagnóstico del coronavirus: ¿qué es la PCR?, ¿qué son los test rápidos? ¿en qué se diferencian?. Recuperado el 3 de abril de 2020 de https://www.isciii.es/InformacionCiudadanos/DivulgacionCulturaCientifica/DivulgacionISCIII/Paginas/Divulgacion/COVID19_PCR_test.aspx
  • SARS-CoV-2. (s.f.). En Wikipedia. Recuperado el 3 de abril de 2020 de https://es.wikipedia.org/wiki/SARS-CoV-2
  • RT-PCR. (s.f.). En Wikipedia. Recuperado el 3 de abril de 2020 de https://es.wikipedia.org/wiki/RT-PCR
  • Biesecke, L. (2020). Reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano. Recuperado el 3 de abril de 2020 de https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Reaccion-en-cadena-de-la-polimerasa