IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — это метод имитирующий естественную репликацию ДНК и позволяющий обнаружить единственную специфическую молекулу ДНК в присутствии миллионов других молекул. Открытие метода ПЦР стало одним из самых значимых событий в области молекулярной биологии за последние несколько десятков лет. Это позволило поднять медицинскую диагностику на качественно новый уровень. В 1983-84 годах К. Мюллис предложил метод, ставший в дальнейшем известным как полимеразная цепная реакция. Суть метода заключается в многократном копировании (амплификации) в пробирке определенных участков ДНК в процессе повторяющихся температурных циклов. Метод ПЦР начал бурно развиваться благодаря международной программе «Геном человека». .(http://xreferat.com/55/1386-1-polimeraznaya-cepnaya-reakciya.html)

Программа «Геном человека» была поддержана США, Россией, странами Западной Европы и Японией. В ходе работы над проектом картированы 923 гена, вызывающих развитие моногенных заболеваний, более 100 из них полностью секвенированы. К концу 2001 г. работами лабораторий США, Великобритании, Японии и ряда европейских стран с точностью до 90% завершена расшифровка генома. Ожидается, что в течение ближайших 2-3 лет будут изучены все гены, ответственные за развитие патологических процессов у человека. Это даст новые возможности в медицинской диагностике и не только.( http://studopedia.ru/9_19858_polimeraznaya-tsepnaya-reaktsiya.html)

Современные тенденции развития ПЦР можно рассмотреть в следующих областях.

1. Медицина, система санитарно-эпидемиологического контроля

- диагностика инфекций,

- диагностика иммунных патологий,

- генетическое исследование наследственных заболеваний,

- определение ГМИ пищевых продуктов.

1. Ветеринария и растениеводство,

- определение видовой принадлежности,

- инфекционные заболевания.

1. Наука

- генная инженерия, микробиология, генетика.

1. Промышленность

- определение биологического загрязнения (санитарный контроль).

1. Судебная медицина

- идентификация личности.(Зорина В.В 2012 г)

ПЦР в медицине.

Метод ПЦР широко используется при диагностике инфекций, в самых широких направлениях. Таких как особо опасные и социально-значимые инфекции, эпидемические и гемотрансмиссивные инфекции, оппортунистические и TORCH-инфекции. Так например обычная диагностика туберкулеза занимает от 3 недель до 3 месяцев, а с помощью метода ПЦР это время сокращается до нескольких часов. Особенно это удобно, когда например непосредственно перед операцией необходимо выяснить болен человек туберкулезом или нет. И подобных случаев множество. Так же в последние время участились случаи первичного туберкулеза, вызванного штаммами устойчивыми к антимикобактериальным препаратом, что осложняет лечение больных. В связи с этим возникает необходимость выявления резистентных штаммов. Эту задачу так же помогает решить метод ПЦР. .(Зорина В.В 2012 г)

При беременности на состояние плода могут пагубно влиять TORCH-инфекции, при этом симптомы этих инфекций могут быть слабо выражены, или же таких симптомов может не быть вообще. Метод ПЦР поможет выявить не только инфекцию но и стадию её развития. Что позволит в дальнейшем сохранить беременность. .(Зорина В.В 2012 г)

В генетике метод ПЦР используется для изучения генетических особенностей организма.

Так система HLA представляет собой индивидуальный набор различного типа белковых молекул, находящихся на поверхности клеток. Набор антигенов HLA-статус уникален для каждого человека. HLA-типирование используют в диагностике тяжелых случаев. Оценка риска развития ряда заболеваний с известной генетической предрасположенностью, а так же выяснения причин бесплодия, невынашивания беременностей (привычных выкидышей), иммунологической не совместимости.( http://www.happydoctor.ru/info/1650)

SNP – однонуклеотидный полиморфизм, отличие последовательности ДНК размером в один нуклеотид, в геноме представителей одного вида или между гомологичными участками гомологичных хромосом индивида. (https://ru.wikipedia.org/wiki/Однонуклеотидный_полиморфизмhttp:/)

Исследования SNP с помощью ПЦР, приобретают особую актуальность в свете возможности использования молекулярно-генетических методов для профилактики и борьбы с неинфекционными заболеваниями, в первую очередь раком, сердечно-сосудистыми и респираторными заболеваниями, сахарным диабетом.

Генетическое тестирование позволяет определить группу риска, в которую попадает человек, относительно тех или иных заболеваний и позволяет скорректировать множество факторов от образа жизни пациента до своевременного назначения терапевтических мероприятий. .(Зорина В.В 2012 г) ПЦР является одним из методов иммунодиагностики, который позволяет определить имунный статус человека. Результаты иммунодиогностического исследования в дальнейшем используют для установления нозологической формы заболевания и назначения лечения.

Метод ПЦР используется для определения ГМО в пищевых продуктах. ГМО — это организм, в генетический аппарат которого искусственно вставлен ген/гены другого организма .В ряде стран введены пороговые значения ГМО в продукте. Так в России этот порог составляет 0,9 %. Система контроля ГМО в России находится в стадии становления. Но учитывая развитие метода ПЦР, возможно скорое решение практических вопросов определения ГМО, как у потребителей, так и у производителей. .(Зорина В.В 2012 г)

ПЦР в ветеринарии.

На сегодняшний день ветеринарными специалистами разработаны тест системы для диагностики методом ПЦР таких заболеваний как: туберкулез, сибирская язва, лейкоз, ящур, бешенство, чума крупного рогатого скота и др.

Метод ПЦР имеет ряд преимуществ перед другими методами.

Так при диагностике туберкулеза у животных существенно уменьшается срок диагностики.

При диагностике хламидиоза у животных метод ПЦР считается наиболее перспективным, так как он позволяет осуществлять дифференциальную диагностику, а так же предотвращать распространение опасных штаммов хламидий и проводить эпидемиологический контроль.

Так же ПЦР-диагностика давно введена в практику ветеринарных врачей с точки зрения выявления зооантропонозных инфекций. Зооантропонозы-антропозоонозы, группа инфекционных и инвазионных болезеней, общих животным и человеку. Это такие заболевания как сибирская язва, бруцеллёз, сап, бешенство и др.

Так для подтверждения диагноза «бруцеллёз» рекомендован метод ПЦР, который позволяет в короткие сроки определить наличие специфической последовательности ДНК патогена в пробах клинического и полевого материала, продовольственного сырья, продуктов животного происхождения. При этом возможно сделать лабораторное заключение в случае как острого, так хронического бруцеллеза у людей и крупного рогатого скота, благодаря высокой специфичности и чувствительности метода. .(Зорина В.В 2012 г)

ПЦР в растениеводстве.

В современном растениеводстве вирусные инфекции культурных растений все чаще рассматриваются как серьезная угроза продовольственной безопасности, вызывая ощутимые потери урожая и ухудшая качество сельскохозяйственной продукции.

Производство без вирусного семенного и посадочного материала основано главным образом, на выбраковке зараженных и отборе здоровых растений для их последующего размножения.

Огромную роль в предупреждении распространения вирусных инфекций играет карантинный контроль продукции растениеводства, особенно импортируемого семенного и посадочного материала. На данный момент разработаны диагностические наборы для ПЦР анализа ряда наиболее распространенных патогенных микроорганизмов защищенного грунта, особенно важных при выращивании овощных культур, прежде всего томатов и огурцов. Применение таких диагностических наборов позволяет уменьшить потери урожая, получив своевременно точные результаты анализа и сделав выбраковку пораженного семенного материала. .(Зорина В.В 2012 г)

ПЦР в судебно-медицинской экспертизе.

ФГБУ «Российский центр судебно-медицинской экспертизы» на основании своих разработок выделил следующие основные напрвлениясудебно-медицинской методики анализа ДНК методом ПЦР:

• исследования малого количества ДНК и её деградации;

• установление половой принадлежности объекта;

• исследования образцов, содержащей смесь женской и мужской ДНК;

• работа с образцами спермы со сниженным содержанием сперматозоидов (олигозооспермия);

• исследование следов разной давности образования;

• исследование следов, расположенных на различных предметах носителях;

• исследование образцов с микробным загрязнением.

.(Зорина В.В 2012 г)

В целом был установлен ряд преимуществ ПЦР анализа ДНК. Такие как возможность Таким проведения исследований при небольшом количестве и не высоком качестве образца, метод имеет более высокую информативность, результаты полученные методом ПЦР легко документируются, что позволяет сохранить первичные материалы и направить их в суд и др .(Зорина В.В 2012 г)

На сегодняшний день метод ПЦР является одной из наиболее стремительно развивающихся отраслей в области молекулярно-генетических исследований.

Так вложения в рынок молекулярных исследований в 2010 году составило около 5 млрд долларов, что почти в 13,2 раза больше аналогичных показателей в 1995 году.

В развитии ПЦР на сегодняшний день можно выявить три аспекта:

• технологический (автоматизация, пакетные исследования, мультиплексность, создание комплексного лабораторного пространства и др.)

• прикладной (расширение спектра исследования, комплексные тест-системы, максимум информации из одного образца)

• формат термоблока 384/192 (это позволит повысить пропускную способность, снизить затраты на персонал, снизить себестоимость одного параметра, расширить возможности по внедрению многопараметрических исследований).

Таким образом современное развитие ПЦР в направлении полной автоматизации процесса позволяет максимально оптимизировать условия работы лаборатории, увеличить её пропускную способность и повысить качество проводимых исследований.

С того момента времени, как впервые появилась идея многократного увеличения числа копий искомой молекулы ДНК, прошлого не много времени, но тем не менее за этот период технология ПЦР совершила гигантский рывок и стала частью обыкновенной лабораторной практики, продолжая при этом развиваться.(Зорина В.В 2012 г)

Список литературы

1.  

   1. Зорина В.В. Основы полимеразной цепной реакции. М., 2012 г.

   2. http://www.happydoctor.ru/info/1650

   3. http://studopedia.ru/9_19858_polimeraznaya-tsepnaya-reaktsiya.html

   4. http://xreferat.com/55/1386-1-polimeraznaya-cepnaya-reakciya.html

   5. https://ru.wikipedia.org/wiki/Однонуклеотидный_полиморфизмhttp:/

Код для цитирования: Скопировать