Testy PCR - nowoczesna technika diagnostyczna
Testy PCR to rodzaj badań DNA wykorzystujących osiągnięcia biologii molekularnej (genetyki). Badania DNA stają się coraz dostępniejsze i powoli zyskują status najpopularniejszej metody w diagnostyce medycznej. Analizy genetyczne są nie tylko szybsze od tradycyjnych metod laboratoryjnych, ale także cechują się większą dokładnością oraz dużą czułością, pozwalającą na najwcześniejsze ze znanych nam technik, wykrycie choroby. Dzięki analizie DNA udaje się zdiagnozować wiele chorób genetycznych, nowotworowych, pasożytniczych oraz infekcyjnych. Ponadto takie testy wykorzystywane są do określania zgodności tkankowej, można też dzięki nim ustalić ojcostwo, a nawet zidentyfikować sprawcę zbrodni.
Badanie DNA wykonywane jest zazwyczaj za pomocą tzw. techniki PCR. Na czym polega ta metoda?
PCR to skrót od angielskich słów Polymeraze Chain Reaction - reakcja łańcuchowej polimerazy. Jest to metoda służąca do powielania materiału genetycznego, który następnie dzięki temu może być dokładnie przebadany. Reakcja łańcuchowej polimerazy została opracowana w 1983 przez amerykańskiego uczonego Kary'ego Mullisa, który za to odkrycie otrzymał później nagrodę Nobla.
Procedurę rozpoczyna się od wyizolowania z komórek i oczyszczenia DNA, aby następnie przystąpić do powielenia odpowiedniego fragmentu. W tym celu przygotowuje się tzw. startery, czyli krótkie sekwencje DNA, komplementarne do sekwencji okalającej fragment, który podlega powieleniu.
Kolejny krok to umieszczenie w urządzeniu nazywanym termocyklerzem takich składników jak:
- fragment DNA który chcemy powielić (matryca)
- startery
- trójfosforany deoksynukleotydów (substraty potrzebne do syntezy namnażanego DNA)
- termostabilna polimeraza DNA (enzym katalizujący reakcję)
- bufor, który zapewnia odpowiednie pH reakcji
Wszystko to ulega w termocyklerze cyklom podgrzewania do bardzo wysokiej temperatury, a następnie ochładzania, aż utworzy się potrzebna ilość materiału genetycznego służącego do dalszych badań. W tak powielonym materiale genetycznym szuka się konkretnego fragmentu DNA.
Technika PCR ma kilka odmian, w tym tzw. Real-Time PCR, czyli test w czasie rzeczywistym, polegający na monitorowaniu ilości powielonego DNA po każdym cyklu dzięki wprowadzonym barwnikom fluorescencyjnym. Dzięki temu można też monitorować kilka sekwencji DNA w jednej próbce, co znacznie przyspiesza badanie.
Testy PCR - kiedy przeprowadza się takie testy?
Za pomocą testów PCR można niezwykle szybko zdiagnozować infekcje wirusowe, bakteryjne oraz pasożytnicze. Tradycyjne metody, polegające na hodowli zakażonego materiału (tzw. posiew), dają odpowiedź na pytanie, jaki rodzaj patogenu nas zaatakował, dopiero po kilku dniach. W tym czasie może jednak dojść do zaostrzenia się choroby. Częściej stosowany test immunoenzymatyczny o nazwie ELISA jest mniej dokładny i czasem zawodny.
Testy PCR wykrywają:
- zakażenie bakteryjne (Borrelia burgdorferi, czyli boreliozę, a także gruźlicę, bakterie Escherichia coli (pałeczki okrężnicy) i Staphylococcus aurelus (gronkowiec złocisty)
- zakażenia wirusowe (wirus HIV, wirus Epsteina-Barr, wirus opryszczki, cytomegalii, półpaśćca, wirusowe zapalenie wątroby, nowy koronawirus)
- zakażenia pasożytnicze (Chlamydia trachomatis)
Testy PCR wykorzystuje się także do diagnozowania i monitorowania nowotworów, w tym raka płuc, raka piersi, raka jelita grubego oraz białaczki. Można wykonać także badanie pokazujące, czy istnieją u nas predyspozycje genetyczne do pewnych chorób, w tym do zachorowania na raka szyjki macicy, raka piersi i do chorób o podłożu genetycznym. Testy PCR służą także do wykazania lub wykluczenia ojcostwa.
Do badań potrzebne są próbki krwi, wymaz z szyjki macicy, z gardła, nosa, cewki moczowej, a ponadto wycinki skóry, płyn mózgowo-rdzeniowy albo płyn stawowy.
Testy RT-PCR w diagnostyce koronawirusa SARS-CoV-2
Do testowania pod kątem zakażenia COVID-19 używa się odmiany określanej nazwą RT-PCR (Reverse Transcripton PCR). Ten typ testu PCR wykrywa wirusy, gdzie materiałem genetycznym jest RNA, takie właśnie jak nowy koronawirus, a także wirus zapalenia wątroby typu C oraz HIV.
W tym wypadku, aby wykryć w analizowanej próbce (np. wymaz z gardła) wirusa takiego jak SARS-CoV-2, najpierw trzeba przekształcić jego genom, który składa się z jednoniciowego RNA, w DNA. Robi się to przy pomocy enzymu nazywanego odwrotną transkryptazą.
W tej chwili test RT-PCR to jedyny sposób na ustalenie, czy ktoś ma COVID-19. Nie ma innych rodzajów testów, które potrafiłyby odróżnić koronawirusa od innych wirusów, na przykład grypy i wielu innych, atakujących nas w ostatnim czasie. Test uważany jest za niezawodny i szybki, ale wymaga odpowiedniego sprzętu i przeszkolonego personelu.
