По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 616.9 DOI:10.33920/med-10-2012-03

Нанотехнологии в медицине. Применение полимеразной цепной реакции в диагностике инфекционных заболеваний

Владимир Анатольевич Климов кандидат медицинских наук, руководитель службы организации медицинской помощи, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства. гинекологии и перинатологии им. академика В.И. Кулакова» Минздрава России, Klimov12008@rambler.ru, http://orcid.org/0000-0002-4699-7614

Человечество во все времена стремилось к прогрессивным изменениям и с давних пор занималось поиском новых способов диагностики и лечения болезней с целью продления жизни. Ученые умы постоянно предпринимали попытки внедрения новейших методик, и если в XX веке было достигнуто понимание протекания различных процессов на клеточном уровне, то на новейшем этапе развития наблюдается переход уже на изучение молекулярного и даже атомного состава отдельно взятых производных, что должно способствовать переходу на качественно новый уровень понимания процессов. Первым о нанотехнологиях заговорил Ричард Филипс Фейнман, который еще в 1959 г. высказался о возможности управления веществом именно на уровне атома. На современном этапе нанотехнологии всё активнее внедряются в медицинскую науку, в частности в сферу лабораторной диагностики инфекционных заболеваний. Совсем недавно этот факт получил практическое подтверждение на примере организации масштабного тестирования населения на наличие коронавирусной инфекции. Методы, используемые на базе атомно-силовых молекулярных детекторов, предоставляют уникальную возможность визуализации и идентификации белковых маркеров патологических процессов и состояний с чувствительностью, на несколько порядков превышающей таковую при стандартных лабораторных исследованиях. Этот принцип и был положен в основу реализации метода полимеразной цепной реакции, сущность которой заключается в многократном преумножении микроскопических концентраций фрагментов ДНК возбудителя в биологической пробе пациента в искусственных условиях. В результате сложного процесса, именуемого амплификацией, под воздействием ферментов и изменения температуры (от 50 до 95 °С) из одной молекулы ДНК происходит образование двух. При этом наблюдается копирование участка ДНК, который присутствует только у того вида патогенного микроорганизма, который интересует специалиста на данный момент. Цикл образования новой молекулы ДНК занимает порядка трех минут, при этом 30–40 циклов оказывается вполне достаточно для получения должного количества молекул, необходимого для достоверного визуального определения искомого агента методом электрофореза.

Литература:

1. Высотин С.А., Боталов Н.С. Полимеразная цепная реакция как метод лабораторной диагностики туберкулеза у ВИЧ-инфицированных // Международный студенческий научный вестник. — 2016. —№ 6. —С. 21–21.

2. Гильмиярова Ф.Н., Колотьева Н.А. Полимеразная цепная реакция. История открытия. Новый этап развития // Ремедиум Приволжье. —2017. —№ 4. — С. 17–21. 3. Лопухов Л.В., Эйдельштейн М.В. Полимеразная цепная реакция в клинической микробиологической диагностике // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. — 2000. — № 3. —С. 96–105.

4. Нестеров С.Б. Нанотехнология. Современное состояние и перспективы. Новые информационные технологии//Тезисы докладов XII Международной студенческой школы-семинара. —М.:МГИЭМ, 2014. —С. 21–22.

5. Орадова А.Ш. Полимеразная цепная реакция в лабораторной диагностике // Вестник Казахского Национального медицинского университета. —2013. —№ 4. —С. 1–5.

6. Разумовская И.В. Нанотехнология: учеб. пособие. Элективный курс. —М.: Дрофа, 2009.

7. Ребриков Д.В., Саматов Г.А., Трофимов Д.Ю. и др. ПЦР «в реальном времени». —М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. —223 с.

1. Vysotin S.A., Botalov N.S. Polymerase chain reaction as a method of laboratory diagnosis of tuberculosis in HIV-infected. // International student scientific bulletin.- 2016.- No. 6.- P. 21.

2. Gilmiyarova F.N., Koloteva N.A. Polymerase chain reaction. Discovery history. A new stage of development. // Remedium Volga Region. - 2017.- No. 4.- P. 17-21.

3. Lopukhov L.V., Eidelstein M.V. Polymerase chain reaction in clinical microbiological diagnostics. // Clinical microbiology and antimicrobial chemotherapy.- 2000.- No. 3.- P. 96-105.

4. Nesterov S.B. Nanotechnology. Current state and prospects. New information technologies. // Abstracts of the XII International Student School-Seminar.- M.: MGIEM, 2014, 421 p.- P. 21-22.

5. Oradova A.Sh. Polymerase chain reaction in laboratory diagnostics. // Bulletin of the Kazakh National Medical University.- 2013.- No. 4.- P. 1-5.

6. Razumovskaya I.V. Nanotechnology: Manual. Elective Course. M.: Drofa, 2009.

7. Rebrikov D.V., Samatov G.A., Trofimov D.Yu. et al. PCR “in real time” //. - M.: BINOM. Knowledge Laboratory, 2009.- 223 p.

Традиционные методы лабораторной диагностики инфекций базируются на таких классических методах микробиологии, как микроскопия, культуральное исследование, а также на серологической диагностике — радиоиммунном, иммуноферментном, иммунофлюоресцентном анализе, реакции прямой и непрямой гемагглютинации, реакции преципитации и связывания комплемента. Но у этих методов есть свои недостатки — большая длительность и трудоемкость проведения анализа, необходимость специальной подготовки персонала, а также достаточно высокая стоимость.

Молекулярная биология на современном этапе располагает широким спектром новейших методик, направленных на возможность выявления антигенов, ферментов, токсинов и нуклеиновых кислот возбудителя (ДНК И РНК). Ведущую роль среди них занимают методы исследований, направленные на обнаружение генетического материала возбудителей инфекций. Использование наночастиц позволяет определить присутствие инфекционных агентов в малом объеме пробы напрямую, а также дает возможность проведения современной мультиплексной диагностики в максимально сжатый срок.

На сегодняшний день генодиагностика занимает одно из ведущих мест среди других методов клинической лабораторной диагностики. Оптимальным для проведения рутинных анализов считается полимеразная цепная реакция (ПЦР), которая представляет собой осуществляемую в условиях in vitro специфическую амплификацию (накопление) нуклеиновых кислот с использованием синтетических праймеров. Методика исследования материала с использованием принципа полимеразной цепной реакции была разработана американским ученым Кэри Мюллисом в 1983 г. Перед ним стояла задача создания метода, который бы позволил амплифицировать ДНК в ходе многократных последовательных удвоений исходной молекулы ДНК с добавлением фермента ДНК-полимеразы. Спустя несколько лет после обнародования своего открытия, в 1993 г., Мюллис получил за свой гениальный вклад в развитие науки Нобелевскую премию. Изначально метод диагностики был запатентован компанией «Цетус Корпорейшн», в которой и работал его создатель. Но в 1992 г. все права и патенты были проданы компании «Хоффман-Ля Рош». В России метод полимеразной цепной реакции был внедрен и начал использоваться в 1995 г.

Для Цитирования:
Владимир Анатольевич Климов, Нанотехнологии в медицине. Применение полимеразной цепной реакции в диагностике инфекционных заболеваний. Справочник врача общей практики. 2020;12.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: