Кровь на пцр что это такое при коронавирусе
Цепная реакция. Как работают тесты на коронавирус?
Как выглядят тесты на COVID-19, как они устроены, насколько точны и насколько доступны российским врачам? Об этом СПИД.ЦЕНТР поговорил с научной журналисткой, заместителем главного редактора портала PCR.news и профессиональным биологом Еленой Клещенко.
— Первый вопрос: а как вообще выглядит тест на коронавирус? Экспресс-тест на ВИЧ мы все видели: белая лопаточка с ручкой и пробирка с реагентом. Через 15 минут готов результат. Новый коронавирус тестируется по методу полимеразной цепной реакции (ПЦР). Насколько вообще его сложно производить?
— Выглядит тест на коронавирус как пробирки с прозрачными жидкостями в коробочке или пакетике, как-то так. Но чтобы провести саму реакцию и получить результат, нужно еще специальное оборудование.
Производить тест умеренно сложно, это высокие технологии, но очень хорошо отлаженные за много лет. Ограничения — как на любом производстве: реагенты и материалы, производственные мощности и должная культура производства — не надо объяснять, что будет, если чихнуть в пробирку, — плюс кадры. Каких объемов реально достигнуть — зависит от того, какие мощности будут задействованы: если, например, какие-то линии, которые сейчас производят ПЦР-тесты для других инфекционных заболеваний, волевым решением перебросить на SARS-CoV-2, производство возрастет.
— Почему сейчас тестируют коронавирус именно по методу ПЦР, а не иммуноферментного анализа, например, как ВИЧ? С ИФА диагностика была бы быстрее, дешевле? Или это вообще не имеет значения?
За подробностями лучше обратиться к специалистам в области молекулярной диагностики. Но, на мой взгляд, ПЦР с обратной транскрипцией, а именно он используется в случае с COVID-19, — хороший метод. Для ПЦР-тестов характерна высокая чувствительность. В их основе лежит амплификация нуклеиновой кислоты, то есть даже при малом количестве копий в образце можно получить хороший сигнал. Кроме того, для разработки таких тестов нужен, по большому счету, только геном вируса или часть генома.
— По факту ПЦР-тесты для COVID-19 появились почти сразу после того, как китайцы опубликовали расшифровку генома вируса. То есть для того, чтобы начать их разработку, не нужно было никаких образцов, хватило журнальной публикации и специалистов, способных быстро разработать технологию.
— Да. В том и прелесть ПЦР-теста, что для него достаточно генома вируса. Зимой, как только первый геном был опубликован, специалисты во всех странах начали заказывать синтез генетического материала nCoV-19. Зная нуклеотидную последовательность генома, в лаборатории можно получить участок этого генома и дальше экспериментировать уже с ним. В частности, проверить чувствительность и специфичность теста, используя вместо клинических образцов растворы ДНК.
В январе у ученых большинства стран вообще и не было другого выхода, настоящие пациенты имелись только в Китае. К такому методу могут быть претензии. Например, если чувствительность теста проверяется по растворам кДНК, не учитываются потери при обратной транскрипции. Тут разные другие тонкости. Но в целом ученые сработали очень оперативно.
КАК УСТРОЕН МЕТОД ПЦР?
ПЦР (полимеразная цепная реакция) — это метод тестирования, который способен находить генетический материал вируса непосредственно в крови пациента, слюне или любой другой жидкости, изобретенный в 1983 году американским биохимиком Кэрри Муллисом.
Он основан на многократном копировании (амплификации) определенных участков вирусной ДНК в лабораторных условиях. По факту, чтобы «засечь» вирус в организме, с помощью специального фермента, собирающего из нуклеотидов по образцу вирусной ДНК ее копию, ученые дублируют фрагменты генетического материала вируса, пока их число не станет настолько большим, что будет возможно зафиксировать его присутствие с помощью флуоресцентных меток.
Как это работает?
Сначала вирусную ДНК выделяют из материала, представленного в лабораторию, денатурируют: на этом этапе двухцепочечную ДНК-матрицу нагревают до 94—96 °C, чтобы цепи ДНК разошлись. Затем добавляют так называемые праймеры — начальные звенья цепочки, которые необходимы для старта синтеза новой копии, и так называемую полимеразу — тот самый фермент, который и будет заниматься репликацией ДНК.
Как правило, для лабораторной ПЦР используются ДНК-полимеразы из термофильных бактерий, поскольку в течение реакции смесь многократно охлаждают и нагревают. На следующем этапе в смесь из ДНК, полимеразы и праймеров добавляются нуклеотиды — то есть строительный материал для воспроизводства, после чего емкость с нею нагревается до 37°C, и процесс запускается.
На последующей стадии элонгации полимераза начинает синтез на каждой из двух цепочек разделенной ДНК недостающей пары. Происходит это по принципу комплементарности: фермент присоединяет напротив каждого нуклеотида, из которых состоят ДНК, противоположный. По завершении реакции цикл неоднократно повторяется (см. видео ниже).
В случае с вирусами, содержащими не «двойную» ДНК молекулу, а «одинарную» РНК (а это коронавирусы, или, например, ВИЧ), ученым приходится сначала провести обратную транскрипцию РНК с помощью фермента обратной транскриптазы, а уже потом производить амплификацию по той схеме, что была указана выше. Именно так, собственно, поступает и сам вирус, попадая в клетку, перед тем как встроить свою ДНК в человеческую и приступить к синтезу собственных белков, из которых состоит его «тело» (то есть не генетического материала, а самих вирусных частиц, при ПЦР же, наоборот, копируется генетический материал, а не новые частицы вируса).
Ингибиторы обратной транскриптазы — одни из самых распространенных видов лекарств от ВИЧ-инфекции. К ним относятся, например, зидовудин и ламивудин — самые первые препараты АРВТ, разработанные еще в 80-х.
Производится ПЦР на специальных приборах, амплификаторах, или так называемых термоциклерах (Thermal cycler).
Наглядно, как работает метод ПЦР, можно посмотреть на приведенном ниже видео.
— Что касается ИФА-тестов для коронавируса, их разработать так и не успели?
— Почему? Тесты на определение антител к антигенам SARS-CoV-2 в крови существуют. У теста на антитела свои преимущества. Но я бы сказала так: они с ПЦР-тестом дополняют друг друга. Тест на антитела лучше работает на поздних стадиях. Антитела в крови сохраняются и тогда, когда вирус исчезает из организма, то есть с помощью такого теста можно узнать, кто переболел COVID-19 в прошлом.
— Даже если у пациента не было выраженных симптомов и дело обошлось без госпитализации?
— А что за организации, кто в нашей стране занимается этими тестами? Роспотребнадзор?
— Роспотребнадзор — это очень обширная структура. Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» в нее входит, он и разработал тесты, которыми пользуются в лабораториях Роспотребнадзора. То есть производит тесты «Вектор», а проводят тестирование региональные центры Роспотребнадзора. Также на данный момент зарегистрирована тест-система от ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Минздрава России (ЦСП).
У каждого теста есть погрешность. При низкой заболеваемости ложноположительных результатов может быть намного больше, чем выявленных реальных пациентов, даже если тест вполне хороший.
О разработке своих тестов заявили и некоторые другие организации — Научно-исследовательский институт микробиологии Минобороны РФ совместно с компанией СИНТОЛ, НИЦ эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи Минздрава России (НИЦ им. Н. Ф. Гамалеи), компания «ДНК-технология». Производство собственных тест-систем планирует запустить Центр молекулярной диагностики CMD (ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора). И это хорошо, когда есть разные тест-системы, их можно сравнить, проверить результаты одной с помощью другой.
На первом заседании координационного совета по борьбе с коронавирусом вице-премьер РФ Татьяна Голикова сказала, что правительство ждет от регионов предложений о том, на базе каких еще лабораторий можно будет проводить эти исследования. Частные компании тоже смогут делать тесты на коронавирус на платной основе. Возможно, в самом скором времени будет новая информация о том, как все это будет происходить.
— На 15 марта появилась информация, что в России было произведено почти 110 тысяч тестов на коронавирус. Это много для наших масштабов или мало?
— По поводу возможности произвести достаточное количество тестов — тут много вопросов: производственные мощности, которыми мы располагаем, количество реагентов, которые понадобятся, наконец, лаборатории с необходимой техникой и обученным персоналом, где эти тесты проводить. Мало нам будет пользы и от миллиона тестов, если не хватит рук, чтобы эти тесты запускать. Все эти вопросы надо исследовать.
— Российских тестов несколько. В чем их принципиальные отличия? Почему государство выбрало именно те, что сделали в «Векторе»?
— Пока в России зарегистрировано три теста — два от «Вектора» и один от ЦСП. У тест-системы ЦСП чувствительность указана выше, есть внутренний контроль — РНК, которую добавляют в образец. Если эта РНК исчезнет в процессе, не даст сигнала, значит, что-то пошло не так. Это знак, что могла исчезнуть и вирусная РНК, а стало быть, отрицательный результат следует считать ложноотрицательным. Про остальные тест-системы поговорим, когда они получат регистрационные удостоверения.
Почему государство выбрало именно «Вектор» для выполнения этого задания, мне неизвестно. Наверное, могли бы выбрать и, например, ЦНИИ эпидемиологии того же Роспотребнадзора. «Вектор» знаменит тем, что в нем работают с опасными патогенами, а «уханьский коронавирус» на тот момент выглядел очень пугающе: и по смертности среди заболевших, и по инфекционности были прямо страшные оценки. Может быть, в этом причина, может быть, в чем-то другом, это надо узнавать у тех, кто принимал решение.
Как работает ПЦР тест на коронавирус
ПЦР-тестирование (также известное как тестирование полимеразной цепной реакции) — это тип лабораторного исследования, который сообщает, есть ли у кого-то в настоящее время COVID-19. Этот вид диагностики в отличие от экспресс-тестов, которые проверяют наличие антител в крови, выявляет непосредственно наличие вируса в организме. ПЦР-тестирование проводится в лаборатории и может помочь найти даже крошечное количества вируса. Это достигается за счет усиления генетического материала вируса до уровня, на котором он может быть обнаружен. Для теста требуется образец от человека. Этот образец собирается врачом, обычно с помощью тампона, вводимого человеку в нос или горло.
ПЦР-тесты используются для непосредственного определения наличия антигена, а не наличия иммунного ответа организма или антител. Обнаруживая вирусную РНК, которая будет присутствовать в организме до того, как сформируются антитела или появятся симптомы заболевания, тесты могут определить, есть ли у кого-то вирус на очень ранней стадии.
Кому и когда нужно проходить диагностику
Ваш врач, другой медицинский работник или отдел общественного здравоохранения порекомендуют пройти тест. Определенные группы считаются высокоприоритетными для диагностического тестирования. К ним относятся люди с признаками и симптомами COVID-19, которые:
Другим людям может быть предоставлен приоритет для тестирования в зависимости от рекомендаций местного департамента здравоохранения по мониторингу COVID-19 в отдельных сообществах.
Как работает ПЦР
ПЦР проводится в 3 основных этапа. Эти три шага повторяются в течение 30 или 40 циклов. Циклы выполняются на автоматическом циклическом устройстве, которое быстро нагревает и охлаждает пробирки, содержащие реакционную смесь.
За один цикл одиночный сегмент двухцепочечной ДНК-матрицы амплифицируется в два отдельных фрагмента двухцепочечной ДНК. Эти две части затем доступны для усиления в следующем цикле. По мере повторения циклов создается все больше и больше копий, а количество копий шаблона увеличивается в геометрической прогрессии.
На последнем, четвертом этапе к рецепторным участкам на РНК присоединяется индикатор, который, затем, окрашивается на контрольном и/или тестовом участке тест-кассеты.
Как проводится диагностика
Для диагностического теста на COVID-19 медицинский работник берет образец слизи из носа, горла или образец слюны. Образец, необходимый для диагностического тестирования, можно взять в кабинете врача, в медицинском учреждении, в центре тестирования или на дому (а некоторых ситуациях выезд лаборанта возможен на дом). Рекомендуется использовать длинный мазок из носа (мазок из носоглотки), хотя мазок из зева приемлем. Врач или другой медицинский работник вставляет в нос пациента тонкую гибкую палочку с ватой на кончике или проводит тампоном по задней стенке горла, чтобы собрать образец слизи. Это может быть несколько неприятно. Что касается пробы из носа, мазок может производиться в обеих ноздрях, чтобы собрать достаточно слизи для анализа. Тампон ненадолго остается на месте, прежде чем его осторожно поворачивают при извлечении. Образец герметично закрывается в пробирке и отправляется в лабораторию для анализа.
Что влияет на результат тестирования
Технические проблемы, включая загрязнение во время отбора проб (например, тампон случайно касается загрязненной перчатки или поверхности), загрязнение ампликонами ПЦР, загрязнение реагентов, перекрестное загрязнение образца и перекрестные реакции с другими вирусами или генетическим материалом — основные причины ложных результатов исследования.
Но кроме технических проблем на информативность исследования влияет правильная подготовка. Пациент должен быть проинформирован о том, что за 4 часа до тестирования он не может курить, есть, жевать жвачку, чистить зубы или полоскать рот ополаскивателем.
Современная альтернатива ПЦР
Что такое ПЦР-тест на коронавирус
ПЦР-тест отличается высокой точностью, с его помощью в биологических материалах определяются разные чужеродные микробы. Например, бактерии, грибки, вирусы. Для проведения лабораторных исследований подойдут пробы слюны, мочи, сыворотки крови, разных жидкостей организма. Ведь именно в них присутствуют патогены. Для обработки образцов применяют химические реагенты. Они провоцируют выделение фрагментов геноме возбудителей. После количество нуклеиновых кислот увеличивается, это происходит благодаря воздействию слабых электродов, амплификации ферментом полимеразой. При увеличении их количества такие кислоты будет проще увидеть на специальном компьютерном оборудовании.
Для начала надо разобраться, что такое ПЦР-тест на коронавирус. ПЦР-тесты известны своей высокой чувствительностью, благодаря этому обеспечивается точный результат. Это актуально даже для тех ситуаций, когда в организме человека содержится немного инфекционных частиц и нет никакой симптоматики. Этот анализ делают, чтобы понять, болеет ли человек коронавирусом или нет. Но ПЦР-тест не может узнать стадию болезни, насколько давно был контакт с больным человеком. Это могут подсказать уже другие методы диагностики.
Особенности теста
Такой вирус, как SARS-CoV-2, проходит через рот, глаза, нос и таким образом достигает человеческого организма. С помощью специфичных шипов он цепляется клеток и фиксируется на мембранах. Чаще всего поражаются данным вирусом ткани систем пищеварения, мочевыделения, дыхания, ЦНС, также страдает сердце.
Как только человек заразился вирусом SARS-CoV-2, на протяжении первых нескольких дней он размножается непосредственно в эпителии носоглотки, причем делает это активно. Инфекция находиться в слюне, секрете, которое отделяется. Распространение инфекции между окружающими происходит во время глубокого дыхания, кашля, чихания больного человека. Последний может и сам не подозревать о болезни. Даже при отсутствии симптомов человек будет опасным и заразным. В большинстве случаев коронавирус напоминает стандартное ОРВИ, который не обладает какими-то особыми проявлениями. Чтобы определить, попал ли новый патоген в организм, стоит сделать ПЦР-тест.
Коронавирусы не циркулируют в лимфе, крови. Поэтому и анализ делают с носоглотки, ее слизистых оболочек. Медики утверждают, что у пациентов, у которых диагностируют манифестное либо бессимптомное течение болезни, есть вероятность, что результаты теста будут ложными. Возбудитель не будет долго оставаться на эпителии. Поэтому рекомендуется проводить анализ несколько раз. Если у человека долгое время не могут выявить коронавирус, можно сдать другой анализ – на антитела. Для этого используют метод ИФА.
Кто должен сделать тест?
Существуют определенные категории людей, которым очень нужно провести тест на коронавирус:
Вышеупомянутым группам людей должны делать анализы в рамках ОМС. Если другие люди захотят исследоваться и проверить, есть ли у них коронавирсу, то они могут выполнить нужный анализ, но он будет платным. Все тестовые системы, которые понадобятся для исследований, изготавливают в научно-исследовательских институтах, которые обладают специальной государственной лицензией.
Как правильно проводиться тест?
Важно подготовиться к тому, когда будут брать биоматериал для исследований. Иначе возрастает риск получить ложный результат. За сутки до анализа нельзя употреблять алкоголь и принимать антимикробные препараты.
Непосредственно перед самим анализом (за 2 часа) нельзя курить, чистить зубы, кушать леденцы, освежающие дыхание, пить воду, напитки, употреблять пищу. Также специалисты не рекомендуют пользоваться ингаляторами, назальными препаратами, полоскать рот или жевать жвачку.
Мазок берут из зева человека. При желании весь набор для диагностики курьер может доставить на дом больному, при этом все выполняется бесконтактно. Аппликатором, который расположен на конце стерильного тампона, проводят по слизистой. После материал кладут в герметичный пакет, после чего отправляют на исследование в лабораторию.
Возбудитель коронавируса относится к РНК-вирусам. Геном, который обнаруживают у человека, во время тестирования переводят в ДНК. А позже он обратно превращается в РНК.
Если говорить о полном цикле анализа, то результаты можно получить спустя 2-4 дня. Существует экспресс-диагностика, с результатами которой можно ознакомиться уже через 1 час. Однако такой тест будет иметь большую погрешность. Подобные данные считают предварительными, которые обязательно нужно повторно проверить.
Как узнать, есть ли в организме коронавирус и антитела к нему?
На сегодняшний день не осталось людей, неосведомленных о COVID-19. Весь мир убедился в высокой скорости его распространения и опасности осложнений. Теперь актуальным стал вопрос раннего выявления заболевания для ограничения контактов.
Тест на коронавирус позволяет определить, попал ли возбудитель в кровь пациента. Мы разберем, какими методами он проводится, можно ли пройти его самостоятельно, как интерпретировать результат.
ПЦР-тест — это основной метод исследования биологических жидкостей на коронавирус. Он давно используется для выявления всевозможных инфекций в организме человека. ПЦР расшифровывается как полимеразная цепная реакция.
Тест основан на лабораторном изучении фрагмента ДНК во взятом материале. Фрагмент многократно удваивают и наблюдают, повторяется ли в нем искомый участок. Эксперимент показывает, есть ли коронавирус в организме человека. При этом определить его наличие можно даже до появления первых симптомов. Инкубационный период составляет до шести дней. За это время инфекция может поразить большое количество людей. Если вовремя сделать ПЦР-тест, пациент будет изолирован. Это предотвратит распространение вируса.
Кому и как проводят ПЦР-тест на ковид?
Подобные исследования проводят повсеместно с целью сдерживания опасной инфекции. В большинстве случаев это происходит добровольно, но иногда обязанность обусловлена требованиями закона.
Сдать ПЦР-тесты должны все путешественники, прибывающие в Россию. Причем условия одинаковы не для всех. Для иностранцев отрицательный результат теста — фактически пропуск в страну. Соотечественники же могут посетить лабораторию позднее.
Сделать это должен:
ПЦР-тест проводится путем забора мазка из носоглотки. Сделать его можно в лаборатории или вызвав врача на дом. Реакцию запускают в лабораторных условиях.
Результат теста: как интерпретировать?
Для полимеразной цепной реакции требуются сутки. Однако с учетом загруженности лабораторий сроки ожидания могут увеличиться до двух-трех дней. Результат трактуется однозначно. Наличие ДНК COVID-19 означает заражение. Отрицательный тест на вирус позволяет допустить его отсутствие в организме.
Почему только допустить? Результат исследования может быть неточным. При получении ложноотрицательного есть вероятность, что:
Вероятность ложноположительного результата невелика. Такое возможно, если тестирование проводилось в антисанитарных условиях (вирус попал в биоматериал после забора).
Достоверно ли экспресс-тестирование?
Различают такие виды экспресс-теста: исследование методом иммунохроматографии, использование набора реагентов. В первом случае человеку предлагается сдать кровь в медицинском учреждении. У анализа есть преимущества:
Однако точность его вызывает сомнения. Экспресс-анализ показывает только присутствие компонентов вируса, а не его самого. Поэтому все положительные пробы важно перепроверять методом ПЦР.
С экспресс-наборами (например, Standard Q Covid-19) человек работает сам. Это не аналог иммунохроматографии: кровь здесь не понадобится, достаточно мазка из носоглотки. Что именно нужно делать — написано в инструкции.
При контакте биоматериала с реагентом происходит реакция с окрашиванием (как с тестом на беременность). Такое исследование на коронавирус достаточно быстрое (до 20 минут), однако не слишком точно.
Тест на антитела
Антитела к коронавирусу, выявленные в организме, показывают его реакцию на возбудитель. Если он вырабатывает специфические иммуноглобулины, это может означать, что:
Если тестирование показало, что антитела к коронавирусу присутствуют, это еще не значит, что их носитель больше никогда не заболеет.
Хотя статистика имеется небольшая, вирусологи пришли к выводу, что положительный тест на антитела может ненадолго приравниваться к вакцинации. Однако это справедливо в течение полугода после выявления инфекции. По истечении этого срока вновь появляются риски, и пациенту рекомендована прививка.
Как расшифровать анализ на антитела?
Обследуемый на антитела может иметь в организме несколько видов белков, вырабатываемых иммунной системой:
Если в анализе на антитела есть IgA, значит, человек столкнулся с коронавирусом. Если их сопровождают IgG, то больной выздоравливает, если нет — инфекционное заболевание протекает в данный момент. Об устойчивости иммунной системы к вирусу говорит показатель IgG более 1,1.
Возможен ли экспресс-анализ?
Пройти диагностику на антитела можно и в домашних условиях. Например, Leccurate SARS-CoV2 Antibody Test позволяет самостоятельно провести хроматографический иммуноанализ крови. Брать ее можно как из пальца, так и из вены, хотя второй способ без медсестры реализовать сложно. Проходить экспресс-диагностику на антитела лучше натощак. В набор входит одноразовый ланцет для прокола кожи.
Кровь помещается в лунку тестового устройства, где смешивается с буферной жидкостью. Индикаторная реакция происходит в течение 10-20 минут. В зависимости от окрашивания определенных зон, можно обнаружить наличие IgM, IgG или их отсутствие.
Какой метод диагностики лучше?
Формулировать вопрос таким образом не совсем корректно. Речь идет о двух методах с разными задачами. Тест на коронавирус, проводимый через полимеразную цепную реакцию, позволяет определить, болеет обследуемый или нет. Сравнивать его можно только с анализом крови и экспресс-наборами. Картина по итогам полноценного теста более достоверна.
Обследование на антитела параллельно может подсказать, нет ли инфекции в организме на данный момент. Однако в первые дни такой метод неэффективен. Иммунный ответ формируется не сразу, поэтому ошибочный вывод об отсутствии вируса не связан с несовершенством анализа. На это требуется до 14 дней, потом по наличию IgA можно судить о состоянии больного.
Самая главная рекомендация — не стоит намеренно заражаться COVID-19 с целью формирования антител. Коронавирусная инфекция малоизученна — нельзя предсказать, как она будет протекать в конкретном случае. К тому же, антитела формируются не навсегда и вакцинацию не заменяют.
Во избежание случайного заражения важно:
Эффективным методом профилактики вирусных заболеваний является вакцинация. Она в России добровольная — обязать делать прививку не может никто. Идти на такой шаг стоит после изучения возможных рисков, определения противопоказаний и сопоставления с ожидаемыми последствиями инфицирования.
Врачи и фармакологи постоянно объясняют, почему нельзя прививаться детям, беременным, аллергикам, людям с тяжелыми реакциями на другие вакцины в анамнезе. При наличии иных ограничений нужна консультация специалиста.