Виявлення коронавируса: що таке ПЛР?

В останні кілька днів комплекти для виявлення COVID-19 були, як то кажуть, у всіх на вустах. Після розбіжностей, викликаних купівлею урядом Іспанії більше 50 000 тестів з низькою надійністю, і що випливають із цього втрат, розуміння методів виявлення інфікованих пацієнтів стало необхідністю. Що ж таке ПЛР?

Ви напевно вже чули щось подібне: «Метод ПЛР є найбільш повним і надійним«. Висока частота влучень і мінімальна кількість хибнопозитивних результатів спонукали Всесвітню організацію охорони здоров’я (ВООЗ) рекомендувати його в якості основного методу виявлення коронавируса.

І сьогодні ми хочемо скористатися можливістю, щоб розповісти вам докладно, що таке ПЛР і як працює цей метод. Читайте далі і дізнайтеся більше про це!

Послідовність генома ворога

Коронавірус (COVID-19) являє собою вірусний агент, який містить одну ланцюг РНК. У свою чергу, він класифікується як позитивна одноцепочечная РНК. ДНК і РНК – найнадійніші «відбитки пальців», які може показати організм.

Оскільки це єдиний ланцюжок інформації, присутність РНК коронавируса в організмі людини однозначно: якщо вона виявлена ​​в зразку пацієнта, значить, він інфікований.

Таким чином, було життєво важливо впорядкувати геном цього вірусу з самого початку, з моменту його відкриття. На щастя, перший зразок був генотіпірован 11 січня. Його можна побачити на інформаційній сторінці Національного центру біотехнології (National Center for Biotechnology).

Ця амальгама букв, яку ви зможете спостерігати, відповідає порядку нуклеотидів ланцюга РНК вірусу. Кожен нуклеотид містить азотистих основ, яке відповідає представленої букві:

• Аденін (а)
• Гуанін (g)
• Цитозин (с)
• У разі РНК, урацил (u)
• У разі ДНК, тимін (t)

І тоді вас напевно вразить те, що ви не побачите жодного (u) в геномі коронавируса, вірно? Але у нас є відповідь.

З моменту відкриття COVID-19 визначення послідовності генома вірусу стало життєво важливим.

ПЛР виявляє «порушника»

Як тільки послідовність генома вірусу визначена, вступає в дію ефективність ПЛР. Цей метод був відкритий ще в 80-і роки, а розшифровується абревіатура як полімеразна ланцюгова реакція. Спрямований цей метод на ампліфікацію зразка ДНК.

Так, саме в цьому і полягає перша пастка вірусу: у коронавируса немає ДНК, тільки РНК. Тому потрібно ще складніша методика: ОТ-ПЦР для перетворення РНК вірусу в ДНК.

Для здійснення цієї реакції необхідний фермент, званий зворотній транскриптазой. Процес виглядає наступним чином:

• У зразку пацієнта фермент зворотна транскриптаза здатна ідентифікувати РНК вірусу.
• З нуклеотидами, що містяться в реакційній суміші, фермент транскриптази буде здатний генерувати ланцюг ДНК, комплементарних ланцюг РНК вірусу. Ми повинні розглядати цей фермент як «працівника»: завдяки карті РНК вірусу і наявним нуклеотидам він генерує новий ланцюг, в даному випадку ДНК.
• Тут вступає в дію полімераза ферменту, і відбувається нормальна ПЛР. Таким чином, фермент полімераза – це інший «працівник», який з доступними нуклеотидами здатний генерувати тисячі копій трансформованої ланцюга ДНК.
• Цю ампліфікувати ДНК можна піддавати різним методам визначення того, чи відповідає вона генотипу коронавируса чи ні.

ПЛР – це метод виявлення COVID-19, найбільш рекомендований Всесвітньою організацією охорони здоров’я (ВООЗ).

Визначення ідентичності

Після того як ДНК ампліфікувати, існує кілька способів присвоєння її вірусу або організму. Одним з найпростіших є електрофорез в агарозному гелі. Ми будемо використовувати цей приклад для простоти, але є і складні секвенсори, які роблять це.

Фрагменти ДНК мають негативний електричний заряд. Завдяки цьому при подачі електричного струму в коробку з агарозній гелем різні фрагменти будуть переміщатися в гелі з плином часу, притягує позитивним полюсом. Ми повинні розглядати цей процес як гонку. Найлегші фрагменти ДНК «приїжджають» раніше, а найбільші фрагменти залишаються на півдорозі.

Це ключ до виявлення вірусу: на різних відстанях на гелі формуються смуги. Наведемо гіпотетичний приклад: якщо у матері і дитини різні фрагменти ДНК однакові, агарозній гелі обох повинні представляти один і той же зразок, підтверджуючи їх генетичний зв’язок.

Безумовно, методи виявлення коронавируса більш складні, ніж наведений приклад. Але ми сподіваємося, що дане пояснення допомогло вам зрозуміти процес ПЛР і її важливу роль у виявленні захворювань.