Ứng dụng phương pháp PCR trong xét nghiệm

PCR là chữ viết tắt của “phản ứng chuỗi polymerase”. PCR là một phương pháp được sử dụng để khuếch đại DNA.

Vào tháng 4 năm 1983, Kary Mullis tình cờ phát hiện ra một quy trình có thể tạo ra số lượng bản sao gen không giới hạn mà ngày nay được gọi là PCR. Kể từ đó, PCR đã trở nên phổ biến như một công cụ chẩn đoán trên toàn thế giới. Quá trình này được gọi là “phản ứng dây chuyền” vì khuôn mẫu DNA ban đầu được khuếch đại theo cấp số nhân trong mỗi chu kỳ sao chép. PCR đã được sửa đổi rộng rãi và được sử dụng rộng rãi trong sinh học phân tử, vi sinh, di truyền học, chẩn đoán và các phòng thí nghiệm lâm sàng, pháp y và môi trường, bên cạnh một số ứng dụng khác

Cái tên “phản ứng chuỗi polymerase” có nguồn gốc từ polymerase axit deoxyribonucleic (DNA) được sử dụng để khuếch đại một đoạn DNA bằng cách sao chép enzyme trong ống nghiệm. Các phương pháp PCR đã phát triển rõ ràng qua nhiều năm từ kỹ thuật của polymerase ổn định nhiệt và xây dựng máy điều nhiệt tự động đến phương pháp PCR kỹ thuật số (d-PCR) mới hơn và các thiết bị vi lỏng liên quan để xử lý các ứng dụng PCR thông lượng cao.

Tuy nhiên, quy trình cơ bản – biến tính, ủ, kéo dài – không thay đổi nhiều; vô số biến thể PCR đã được tạo ra và áp dụng để trả lời các câu hỏi về thế giới sinh học độc đáo. Realtime PCR “thời gian thực” là một sửa đổi kết hợp tính khách quan của phát hiện huỳnh quang với sự đơn giản của xét nghiệm PCR cơ bản. PCR “thời gian thực” đã được chấp nhận rộng rãi hơn do giảm nguy cơ ngoại nhiễm và cải thiện độ nhạy, độ nhanh và khả năng tái lặp cao.

Nó được chấp nhận là “tiêu chuẩn vàng” để chẩn đoán một số loại vi-rút và định lượng tải lượng vi-rút trong các mẫu bệnh phẩm – một chỉ số về nhiễm trùng đang hoạt động, tiến triển của bệnh và đáp ứng điều trị với thuốc kháng vi-rút.

Khoản đầu tư đáng kể về thiết bị và thuốc thử PCR “thời gian thực” là một trở ngại lớn đối với hầu hết các phòng thí nghiệm chẩn đoán.

Tuy nhiên, nó có hiệu quả về chi phí trong các phòng thí nghiệm thông lượng cao và có thể trở thành một lựa chọn khả thi cho nhiều phòng thí nghiệm khác khi các bộ dụng cụ/thuốc thử trong nước ít tốn kém hơn được cung cấp trong tương lai.

Các bệnh do vi-rút gây ra tiếp tục đặt ra một thách thức lớn về chẩn đoán và sức khỏe cộng đồng trên toàn thế giới. Kể từ đầu thế kỷ này, một số loại vi-rút mới như Nipah, SARS và virút cúm H5N1 đã được xác định, trong khi một số loại vi-rút khác, chẳng hạn như West Nile, Chikungunya, Cúm A (H1N1) pdm 09, MERS Corona, Ebola, Sốt vàng da và Virus Zika tái bùng phát gây dịch.

Hầu hết các phòng thí nghiệm, đặc biệt là ở các nước đang phát triển, không được trang bị đầy đủ để thực hiện xét nghiệm dựa trên PCR được khuyến nghị để chẩn đoán các bệnh nhiễm trùng này. Tuy nhiên, khía cạnh tích cực là một số phòng thí nghiệm ở các nước đang phát triển đã được nâng cấp cơ sở hạ tầng và đào tạo kỹ thuật để thực hiện chẩn đoán virus cúm đại dịch dựa trên PCR.

Bất kỳ vi-rút nào, kể cả những vi-rút khó hoặc không thể nuôi cấy, đều có khả năng phát hiện bằng công nghệ này; nhiều mầm bệnh có thể được xác định trong một mẫu duy nhất, sử dụng một xét nghiệm duy nhất (multiplex PCRs).

Một ưu điểm khác của PCR là khả năng phát hiện axit nucleic của virus ngay cả khi khả năng tồn tại của virus bị mất, thường là do bảo quản hoặc vận chuyển ở nhiệt độ không phù hợp. Sau khi được thiết lập để chẩn đoán vi-rút, khả năng của phòng thí nghiệm PCR có thể được mở rộng để bao gồm cả các xét nghiệm chẩn đoán vi khuẩn, mycobacteria và nấm gây bệnh.

Mặc dù có nhiều ưu điểm, nhưng việc chấp nhận và sử dụng rộng rãi các kỹ thuật khuếch đại axit nucleic như PCR đã bộc lộ một số thiếu sót tiềm ẩn.

Các quy trình chuẩn hóa cho các phương pháp khuếch đại vẫn chưa được phổ biến rộng rãi và các kết quả thử nghiệm sử dụng cùng các phương pháp thường có sự khác biệt đáng kể giữa các phòng thí nghiệm.

Ô nhiễm khuếch đại trong phòng thí nghiệm PCR tiếp tục đặt ra một vấn đề nghiêm trọng. Do độ nhạy cao của các xét nghiệm này, các mầm bệnh không có ý nghĩa lâm sàng có thể được phát hiện ở mức độ thấp và gây nhầm lẫn cho các bác sĩ lâm sàng. Những thách thức này nhấn mạnh sự cần thiết của các phòng thí nghiệm để nhận ra những lợi ích và hạn chế của từng xét nghiệm và cung cấp giải thích kết quả xét nghiệm phù hợp cho các bác sĩ lâm sàng.

Các phòng thí nghiệm cũng cần tham gia tích cực vào các chương trình kiểm soát chất lượng liên phòng thí nghiệm và liên lạc với nhau để giải quyết các vấn đề như tiêu chuẩn hóa và tối ưu hóa các xét nghiệm PCR trên cơ sở liên tục.

Tham khảo: Establishment of PCR laboratory in developing Countries – WHO