Молекулярно-генетические методы в практике современных медико-биологических исследований. Часть I: Теоретические основы ПЦР-диагностики
https://doi.org/10.23946/2500-0764-2020-5-4-133-140
Аннотация
Молекулярно-генетические методы являются неотъемлемой частью многих современных медико-биологических исследований. Среди них наибольшую распространенность получили технологии, основанные на использовании полимеразной цепной реакции. Данный подход воспроизводит естественный механизм репликации нуклеиновых кислот in vitro, ограниченный интересующим исследователя участком генома. ПЦР позволяет быстро и с высокой специфичностью амплифицировать фрагмент генома любого биологического объекта. Это определяет широкие возможности ПЦР-диагностики: от выявления возбудителей инфекционных заболеваний человека до установления генетических причин наследственных и мультифакториальных болезней и идентификации личности в судебной медицине. Предлагаемый цикл лекций посвящен описанию важнейших направлений использования ПЦР и сопутствующих методов в практике медицинских и биологических исследований. В данной части речь пойдет о теоретических основах ПЦР-диагностики. Рассматриваются ключевые биологические концепции, положенные в основу данного метода, обсуждаются свойства нуклеиновых кислот как объекта изучения. Особое внимание уделяется манипуляциям и техническим решениям, позволяющим осуществить ПЦР на практике. Лекция ориентирована, прежде всего, на студентов медико-биологических специальностей, а также молодых специалистов, планирующих использовать в своей практической деятельности молекулярно-генетические методы исследований.
Об авторах
А. Н. Волков
ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия
Россия
Волков Алексей Николаевич, кандидат биологических наук, доцент кафедры биологии с основами генетики и паразитологии; старший научный сотрудник центральной научно-исследовательской лаборатории
650056, г. Кемерово, ул. Ворошилова, 22а
Л. В. Начева
ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия
Россия
Начева Любовь Васильевна, доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой биологии с основами генетики и паразитологии
650056, г. Кемерово, ул. Ворошилова, 22а
Список литературы
1. Zhu H, Zhang H, Xu Y, Laššáková S, Korabečná M, Neužil P. PCR past, present and future. BioTechniques. 2020;69(4):317- 325. https://dx.doi.org/10.2144/btn-2020-0057
2. Kralik P, Ricchi M. A Basic Guide to Real Time PCR in Microbial Diagnostics: Definitions, Parameters, and Everything. Front Microbiol. 2017;8:108. https://dx.doi. org/0.3389/fmicb.2017.00108
3. Волков А.Н., Хабиева С.М., Смирнова Е.Ю., Ларионов А.Ю. Генодиагностика мутаций UGT1A1 в практике современной медицины. Клиническая лабораторная диагностика. 2018;63(3):186-192 https://dx.doi.org/10.18821/0869-2084-2018-63-3-186-192
4. Tong Y, Shen S, Jiang H, Chen Z. Application of digital PCR in detecting human diseases associated gene mutation. Cell Physiol Biochem. 2017;43(4):1718-1730. https://dx.doi. org/10.1159/000484035
5. Волков А.Н., Лошакова Л.Ю. Значение полиморфизма генов человека, участвующих в амелогенезе и формировании микросреды ротовой полости, для развития кариеса зубов. Медицинская генетика. 2011;10(2):12-16
6. Дружинин В.Г., Волков А.Н., Глушков А.Н., Головина Т.А., Минина В.И., Ингель Ф.И., Ларионов А.В., Мейер А.В., Лунина А.А., Толочко Т.А., Ахальцева Л.В., Кривцова Е.К., Юрцева Н.А., Юрченко В.В. Роль полиморфизма генов репарации в оценке чувствительности генома человека к воздействию сверхнормативных концентраций радона. Гигиена и санитария. 2011;5:26-30
7. Cavanaugh SE, Bathrick AS Direct PCR amplification of forensic touch and other challenging DNA samples: A review. Forensic Sci Int Genet. 2018;32:40-49. https://dx.doi. org/10.1016/j.fsigen.2017.10.005
8. Petersen B, Fredrich B, Hoeppner MP, Ellinghaus D, Franke A. Opportunities and challenges of whole-genome and -exome sequencing. BMC Genet. 2017;18(1). https://dx.doi. org/10.1186/s12863-017-0479-5
9. Waller JV, Kaur P, Tucker A, Lin KK, Diaz MJ, Henry TS, Hope M. Diagnostic tools for Coronavirus disease (COVID-19): Comparing CT and RT-PCR viral nucleic acid testing. American Journal of Roentgenology. 2020;215. https:// dx.doi.org/10.2214/AJR.20.23418
10. Long C, Xu H, Shen Q, Zhang X, Fan B, Wang C, Zeng B, Li Z, Li X, Li H. Diagnosis of the Coronavirus disease (COVID-19): rRT-PCR or CT? European Journal of Radiology. 2020;126:108961. https://dx.doi.org/10.1016/j. ejrad.2020.108961
11. Udugama B, Kadhiresan P, Kozlowski HN, Malekjahani A, Osborne M, Li VYC, Chen H, Mubareka S, Gubbay JB, Chan WCW. Diagnosing COVID-19: The disease and tools for detection. ACS Nano. 2020;14(4):3822-3835. https://dx.doi. org/10.1021/acsnano.0c02624
12. Ghatak S, Muthukumaran RB, Nachimuthu SK. A simple method of genomic DNA extraction from human samples for PCR-RFLP analysis. J Biomol Tech. 2013;24:224-231. https:// dx.doi.org/10.7171/jbt.13-2404-001
13. Hue NT, Chan NDH, Phong PT, Linh NTT, Giang NDT. Extraction of human genomic DNA from dried blood spots and hair roots. Int J Biosci Biochem Bioinforma. 2012;2(1):21-26. 14. Khare P, Raj V, Chandra S, Agarwal S. Quantitative and qualitative assessment of DNA extracted from saliva for its use in forensic identification. J Forensic Dent Sci. 2014;6(2):81- 85.
14. Волков А.Н. Фиксированные лимфоциты человека как источник ДНК для ПЦР-диагностики. Клиническая лабораторная диагностика. 2016;61(12):819-821 https:// dx.doi.org/10.18821/0869-2084-2016-61-12-819–821
15. Green MR, Sambrook J. Isolation and quantification of DNA. Cold Spring Harb Protoc; 2018. https://dx.doi.org/10.1101/ pdb.top093336
16. Katevatis C, Fan A, Klapperich CM. Low concentration DNA extraction and recovery using a silica solid phase. PLoS ONE. 2017;12(5):e0176848. https://dx.doi.org/10.1371/journal. pone.0176848
17. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Morgan D, Raff M, Roberts K, Walter P. Molecular biology of the cell. 6th ed. New YorkLondon: Garland Science Publishing; 2015.
18. Pierce BA. Genetics: A conceptual approach. New York: WH Freeman and Company; 2012.
19. Браун Т.А. Геномы. М.–Ижевск: Институт компьютерных исследований; 2011.
20. Кребс Дж., Голдштейн Э, Килпатрик С. Гены по Льюину. М.: Лаборатория знаний; 2017
21. Li D, Zhang J, Li J. Primer design for quantitative realtime PCR for the emerging Coronavirus SARS-CoV-2. Theranostics. 2020;10(16):7150-7162. https://dx.doi. org/10.7150/thno.47649.
22. Potapov V, Ong JL. Examining sources of error in PCR by single-molecule sequencing. PLoS One. 2017;12(1):e0169774. https://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0169774
23. Chen S, Zheng X, Cao H, Jiang L, Liu F, Sun X. A simple and efficient method for extraction of Taq DNA polymerase. Electronic Journal of Biotechnology. 2015;18:355-358. https:// dx.doi.org/10.1016/j.ejbt.2015.08.001
24. Green MR, Sambrook J. Analysis of DNA by agarose gel electrophoresis. Cold Spring Harb Protoc; 2019(1). https:// dx.doi.org/10.1101/pdb.top100388
Рецензия
Для цитирования:
Волков А.Н., Начева Л.В. Молекулярно-генетические методы в практике современных медико-биологических исследований. Часть I: Теоретические основы ПЦР-диагностики. Фундаментальная и клиническая медицина. 2020;5(4):133-140. https://doi.org/10.23946/2500-0764-2020-5-4-133-140
For citation:
Volkov A.N., Nacheva L.V. Molecular genetic techniques in current biomedical research. Part I: Theoretical basis of PCR -diagnostics. Fundamental and Clinical Medicine. 2020;5(4):133-140. (In Russ.) https://doi.org/10.23946/2500-0764-2020-5-4-133-140
Просмотров: 6899
Послать статью по эл. почте 