ПЦР или полимеразная цепная реакция представляет собой лабораторную процедуру, в которой выполнены миллионы экземпляров определенной части ДНК. Это, по сути, способ амплификации, при котором мельчайшие количества ДНК, присутствующие в крови, волосах или тканях, могут быть скопированы в достаточном для анализа объеме.


Название этого метода получено из ключевого компонента, который выполняет репликацию ДНК, называемой ДНК-полимеразой. Этот фермент существует в природе. Наиболее часто используемой полимеразой является Taq-полимераза, которая получается из бактерии Thermus aquaticus . Данный фермент работает оптимально при температуре около 70 градусов Цельсия. Он может создавать новую ДНК-цепочку, используя исходную ДНК в качестве матрицы и ДНК-олигонуклеотиды (также известные как праймеры). Синтезированы праймеры, применяемые в ПЦР, короткие последовательности ДНК, которые сделаны таким образом, чтобы точно совпадать с концами области ДНК, подлежащей копированию.


ПЦР заменила предыдущие методы репликации ДНК, которые использовали бактерии, а проводится она в течение нескольких недель. Также ПЦР можно проводить в высокоскоростном режиме - в течение нескольких часов. Частота скорости часто требуется в диагностическом режиме, когда необходимы срочные результаты. ПЦР была разработана в 1983 году Кари Муллисом, который получил Нобелевскую премию по химии за изобретение. С тех пор ПЦР широко используется в качестве диагностического и исследовательского инструмента. Его приложения получили огрмоный рост и широкое распространение по многим научным дисциплинам, включая молекулярную биологию, микробиологию, генетику, клиническую диагностику, судебную медицину, экологию, наследственные исследования и тестирование на отцовство.


Применение ПЦР


Обнаружение инфекционных агентов


ПЦР широко используется при анализе клинических образцов на наличие инфекционных агентов, в том числе ВИЧ, гепатита, папилломавируса человека (возбудителя генитальных бородавок и рака шейки матки), вируса Эпштейна-Барра (железистой лихорадки), малярии и сибирской язвы.


ПЦР особенно неоценима в раннем выявлении ВИЧ, поскольку она может идентифицировать ДНК вируса в клетках человека сразу после заражения, в отличие от антител, которые вырабатываются через несколько недель или месяцев после заражения. ПЦР можно также использовать для определения вирусной нагрузки (то есть, сколько вируса циркулирует вокруг тела), что является полезным показателем прогноза.


Малярию традиционно диагностируют путем выявления малярийных паразитов (Plasmodium falcipurum) с помощью микроскопического анализа крови. Однако технология ПЦР полезна тем, что она может быстро идентифицировать виды присутствующих малярий. Это важно в случаях смешанной инфекции, а также при определении типа лечения наркотиками. В настоящее время ПЦР используется для дополнения микроскопического исследования.


ПЦР можно использовать для идентификации бактерии Bacillus anthracis , возбудителя сибирской язвы. Из-за необходимости быстрой диагностики данных инфекций, ПЦР стал важным инструментом в выявлении наличия сибирской язвы в клинических образцах. Он заменяет традиционные методы использования образца для выращивания бактерий в лаборатории, которые занимают не менее 24 часов. ПЦР обеспечивает быструю, чувствительную и конкретную альтернативу.


Роль ПЦР в диагностике рака


ПЦР - бесценный инструмент, поскольку он может предоставлять информацию о прогнозе пациента и прогнозировать реакцию или резистентность к терапии. Многие виды рака характеризуются небольшими мутациями в определенных генах, и именно это используется для идентификации ПЦР.


Например, при остром миелоидном лейкозе (AML) наличие мутации, известной как t (8:21), может указывать на хороший прогноз, поскольку известно, что некоторые лекарства успешны у пациентов, которые переносят эту мутацию. Наличие мутации в гене под названием Flt3 может идентифицировать тех пациентов, которые с меньшей вероятностью полностью реагируют на лечение химиотерапией и имеют высокий риск рецидива после лечения.


ПЦР можно также применять для мониторинга пациентов с лейкемией после лечения, методом подсчитывания количества раковых клеток, которые все еще циркулируют в их организме.