Автор: Пользователь скрыл имя, 01 Ноября 2011 в 12:22, курсовая работа
Цель работы: изучить возможность создания биочипов для выявления точечных мутаций в геноме ВИЧ-1 в полистироловых планшетах.
Задачи исследования:
1. Выбрать участок гена ВИЧ-1, в котором находятся несколько мутаций, которые являются первичными, перекрестными у нескольких АРВ-препаратов и встречаются в наиболее консервативных участках генома;
2. подобрать праймеры для амплификации выбранного участка гена;
3. рассчитать и синтезировать зонды для выявления выбранных мутаций;
4. определить оптимальные условия проведения ПЦР;
5. отработать и сравнить методики гибридизации на полистироловых планшетах и на нитроцеллюлозной мембране (дот-блот).
Введение. 2
Актуальность проблемы. 2
Обзор литературы. 4
История открытия ВИЧ. 4
Таксономическое положение и генетическое разнообразие ВИЧ. 5
Строение ВИЧ. 7
Характеристика генома ВИЧ. 8
Патогенез ВИЧ-инфекции. 11
Диагностика ВИЧ. 14
Лечение ВИЧ-инфекции. 20
Резистентность к АРВ-препаратам. 22
Методы выявления мутаций, приводящих к формированию резистентности: секвенирование, биочипы. 24
История создания биочипов 27
Технология биочипов 27
Принцип работы биочипов. 28
Разновидности биочипов, методики создания биочипов, достоинства и недостатки различных видов биочипов. 29
Материалы и методы. 32
1. Полимеразная цепная реакция. 32
2. Электрофорез в агарозном геле. 34
3. Осаждение ДНК этанолом. 36
4. Гибридизация на мембране (дот-блот). 37
5.. Гибридизация в полистироловых планшетах 38
Экспериментальная часть. 41
I. Получение фрагмента гена ВИЧ pol методом ПЦР. 41
II. Гибридизация с биотинилированными зондами на мембране (дот-блот). 46
III.Гибридизация с биотинилированными зондами на полистироловых планшетах. 47
Выводы. 54
Список литературы. 55
Наиболее широкое
распространение приобрел метод
иммуноферментного анализа (ИФА).
1). Серологический метод.
Серологический
В течение ВИЧ-инфекции выделяют стадию сероконверсии, характеризующуюся появлением в крови пациента антител к ВИЧ, выявляемых стандартными серологическими методами. Сероконверсия начинается с IgM-ответа (появление антител класса IgM), который накладывается на период виремии (viraemia - наличие вирусов в крови). Вслед за IgM в течение 5-7 дней появляются IgG-антитела, специфичные к р24 и gp120. Титры IgG-антител продолжают увеличиваться в течение первых нескольких месяцев, после чего стабилизируются. Титр антител к р24 может уменьшаться при увеличении титра антигена р24.
Антитела к ВИЧ
могут быть обнаружены в течение
2-8 недель после заражения.
Промежуток
Для подтверждения
диагноза ВИЧ-инфекции серологическим
методом, сыворотки сначала тестируют
на предмет обнаружения ВИЧ-
В случае обнаружения положительного результата или результата в пограничной зоне, проводят дополнительные подтверждающие исследования. Тестируемый вновь должен сдать кровь для исследования ещё одного образца крови с использованием того же метода выявления антител. Обе положительные сыворотки в дальнейшем тестируют с помощью ИФА с другими антигенами ВИЧ и исследуют методом иммунного блотинга.
Первые недели после инфицирования антитела к ВИЧ не выявляются. Поэтому отрицательный результат тестирования на ВИЧ в этот период не означает, что человек не инфицирован ВИЧ и не может заразить других [11].
В настоящее время выпускают
ИФА тест-системы 4-го поколения (см. табл.1),
которые позволяют объединить в одном
исследовании определение антител к ВИЧ
и вирусного антигена (р24) [11]. В комплект
входят реактивы для обнаружения антител
и антигенов ВИЧ-1, ВИЧ-1 группы О и ВИЧ-2.
Таблица 1. Характеристика тест систем для постановки твердофазного ИФА, применяемых при лабораторной диагностике ВИЧ-инфекции.
ИФА
тест-системы |
Состав
твердой фазы |
Что выявляет |
1-го поколения |
Вирусный лизат ВИЧ-1 |
Антитела к ВИЧ-1, класса IgG |
2-го поколения |
Рекомбинантные пептиды, синтетические пептиды ВИЧ-1 и ВИЧ-2 |
Антитела к ВИЧ-1 и вИЧ-2 класса IgG |
3-го поколения |
Вирусный лизат, рекомбинантные пептиды, синтетические пептиды ВИЧ-1, ВИЧ-1(0) и ВИЧ-2 |
Антитела к ВИЧ-1, ВИЧ-1(0) и ВИЧ-2 класса IgM и IgG |
4-го поколения |
Рекомбинантные пептиды, синтетические пептиды ВИЧ-1, ВИЧ-1(0) и ВИЧ-2 анти-р24АТ |
Антитела к ВИЧ-1, ВИЧ-1(0) и ВИЧ-2 класса IgM и IgG; р24 антиген |
Включение с 1994 г. в состав ИФА-наборов антигенов ВИЧ-1 группы О увеличило чувствительность исследования, хотя все еще остается вероятность ложноотрицательных результатов при заражении этой группой вируса ввиду гетерогенности штаммов вируса внутри подтипа [22].
Причины ложноотрицательных результатов:
• период серонегативного окна;
• административная ошибка (неправильная маркировка образца или бланка);
• первичная инфекция у иммунодефицитных больных;
• серореверсия,
наблюдается на поздних
• штаммы группы
N и О или ВИЧ-2.
Причины ложноположительных результатов:
• административная ошибка;
• вакцинация против ВИЧ;
• гемодиализ;
• аутоиммунная патология;
• наличие антител к аутоантигенам HLA класса II;
• множественная миелома;
• гемофилия;
• алкогольный гепатит;
• болезни печени;
• вакцинация против гриппа и бешенства;
• заболевания,
вызванные другими
Для скрининговых исследования доступны также методы ускоренной диагностики.
Они выполняются в течение нескольких минут и требуют минимальный набор лабораторного оборудования, что очень удобно при небольшом потоке исследования.
Подтверждающие тесты.
В качестве подтверждающего теста во всем мире используется иммунный блотинг (иммуноблот, ИБ). Это вариант иммуноферментного анализа, при котором определяются антитела к антигенам ВИЧ, предварительно разделенных по молекулярному весу с помощью электрофореза на нитроцеллюлозной мембране. При постановке реакции линии (полосы) антигенов, к которым обнаруживаются антитела, окрашиваются. Иммуноблот позволяет обнаружить антитела к белкам ВИЧ-1, в том числе белкам сердцевины вируса (р17, р24, р55), гликопротеинам оболочки (gp41, gp120, gp160) и ферментам (p32, р66).
Положительным результатом считается одновременное обнаружение любых двух полос, соответствующие вирусным белкам и полосы, принадлежащей гликопротеинам.
Отрицательный результат – отсутствие всех полос.
Наличие любых полос, сочетание которых не удовлетворяет критериям положительного результата, учитывается как неопределенный результат.
В первом поколении
ИБ использовался вирусный лизат. В таком
варианте ИБ уступал по чувствительности
ИФА и выявлял перекрестно реагирующие
антитела. Использование рекомбинатных
антигенов значительно повысило чувствительность
и специфичность ИБ и позволило проводить
дифференциацию между антителами, специфичными
к ВИЧ-1 и ВИЧ-2. Однако, даже в таком случае,
при постановке ИБ высока вероятность
обнаружения неопределенного варианта
ответа. Неопределенные результаты ИБ
наблюдаются у лиц с аутоиммунной патологией,
особенно системной красной волчанкой,
при герпетической инфекции, вызываемой
вирусами герпеса 1-го типа, цитомегаловирусной
инфекции, после прививки против гриппа
и бешенства.
2). Выявление генетического материала ВИЧ.
Обнаружение ДНК или РНК ВИЧ с помощью реакций, основанных на амплификации нуклеиновых кислот (НК) – высокочувствительный и специфический метод прямого обнаружения возбудителя.
Выявление провирусной ДНК ВИЧ.
Провирусная ДНК ВИЧ может быть обнаружена в лимфоцитах периферической крови с помощью ПЦР – амплификации коротких фрагментов определенной области вирусного генома, координаты которой определяются подбором праймеров [35]. Например, один из первых наборов «Amplicor assay» фирмы Roche Molecular выявляет короткий фрагмент гена gag (чувствительность 95%). Ложноотрицательные результаты возможны из-за изменения нуклеотидной последовательности искомой области вируса, низкого числа копий провирусной ДНК в исследуемом материале, неправильного забора материала.
ПЦР применяется для выявления ДНК ВИЧ уже более десяти лет и имеет высокую аналитическую чувствительность. Использование этого метода обосновано при обследовании детей, рожденных от ВИЧ-инфицированных матерей, пациентов в периоде «серонегативного окна», при наличии эпидемиологических критериев, свидетельствующих о недавнем риске заражения ВИЧ; у лиц с предположительно ложноположительным или ложноотрицательным результатом ИФА и ИБ.
Особо необходимо отметить значение ПЦР в диагностике ВИЧ-инфекции у детей первого года жизни. Ранняя диагностика ВИЧ-инфекции у детей этого возраста в принципе невозможна без применения ПЦР. Это обусловлено тем, что ребёнок, родившийся от ВИЧ-инфицированной матери имеет материнские антитела к вирусу иммунодефицита. Различить материнские и собственные антитела к ВИЧ не представляется возможным. У неинфицированного ребёнка данные антитела элиминируются под влиянием собственной иммунной системой к возрасту 6-9 месяцев, хотя в отдельных случаях могут циркулировать до 18 месяцев жизни.
Таким образом, ПЦР
позволяет проводить
Таким образом, в
настоящее время метод ПЦР
является основным лабораторным критерием
диагностики.
Обнаружение и определение количества РНК ВИЧ-1.
Методы
При острой
ВИЧ-инфекции в большинстве
При постановке тестов на РНК в качестве материала для исследования должна быть использована плазма крови с ЭДТА, так как РНК, в отличие от ДНК, очень быстро разрушается под действием нуклеаз, что приводит к резкому снижению титра РНК вируса в образце. Плазма должна быть заморожена не позднее 8 часов после забора материала. В присутствии ЭДТА образец может быть подвергнут замораживанию/оттаиванию не более 3-х раз, в противном случае происходит резкое падение титра РНК ВИЧ [39].
Наибольшее
3). Культуральное исследование.
При культивировании мононуклеарных клеток (МНК), выделенных из крови ВИЧ-инфицированных с мононуклеарными клетками периферической крови здоровых доноров, в присутствии интерлейкина-2, через 7-10 дней можно идентифицировать положительную на присутствие ВИЧ культуру клеток. Для заключния об отрицательном результате требуется 4-5 недель. Идентификацию ВИЧ-инфекции в культуре клеток осуществляют с помощью различных вирусологических методов. При световой микроскопии в типичных случаях отмечают появление цитопатиеского эффекта и образования синцитий (гигантских конгломератов слившихся клеток).