PCR検査とは何ですか？
PCR 検査は、分子生物学および医学で使用される検査方法です。 この検査は、遺伝物質の直接検出と特性評価に使用されます。 PCR 法は専門家によって、実行が簡単で、普遍的に適用でき、堅牢であると考えられています。
検査室における PCR 検査は XNUMX つのステップで構成されます。 最初のステップでは、既存の遺伝物質がポリメラーゼ連鎖反応 (PCR) を使用して増幅されます。 これにより、DNA の最小の痕跡を検査することができます。 PCR検査が敏感に反応する理由もここにある。
第 XNUMX ステップでは、遺伝物質がその特性に従って分離され、「分類」され、特性が決定されます。 つまり、DNAの微細構造が決まるのです。
多くの応用例が考えられます。たとえば、医師は綿棒でコロナウイルスの有無を調べたり、献血で HIV を調べたり、新生児をスクリーニングして遺伝性疾患の可能性を調べたりするために PCR 検査を使用します。 結核病原体などの細菌感染や寄生虫感染（マラリア）も、PCR を使用して明らかにできます。
また、遺伝子指紋に基づいて法医学で加害者を有罪判決するのにも役立ち、親子鑑定としても使用されます。
PCR検査の有効期間はどれくらいですか?
PCR 検査の結果は通常、サンプルが採取されてから 48 時間有効です。
PCR検査はどの程度信頼できるのでしょうか？
PCR は、分子診断および医学において実証済みの検出方法です。 エラー率が非常に低い、いわゆるゴールドスタンダードとみなされます。 この検査は特に、非常に高い感度と特異度を特徴としています。
感度とは、検査で検出される遺伝物質が検出される信頼性を意味します。
特異性とは、問題の遺伝物質がサンプル中に存在しないと検査で判断される確実性を意味します。
Sars-CoV-2 感染症に対して PCR 検査が有効になるのはいつですか?
原則として、PCR検査は発症の20～XNUMX日前から発症後最大XNUMX日までにコロナ感染を検出します。 完全に無症状のままの感染者であっても、他の人に感染させる可能性がある重要な時期にこの検査は効果的です。
個々のケースでは、症状の発症から 60 日後に検出することも可能です。
考えられるエラーの原因
DNA コピープロセスにおけるエラー率は、実際には無視できる程度です。 DNA ポリメラーゼには決してエラーがないわけではありませんが、PCR 検査手順ではほとんど役割を果たしません。
実際には、エラーの潜在的な原因はサンプル採取に多くあります。したがって、訓練を受けた医療専門家が綿棒を採取することが重要です。 唾液やうがい薬のサンプルでは希釈効果が生じるため、検査の精度が低下する可能性があります。
PCR検査はどのように行われるのですか?
PCR 検査は、たとえばかかりつけ医や特別な検査センターで実施されます。 まず、医師または訓練を受けた医療専門家がサンプルを採取します。 通常、検査のために上気道から綿棒が採取されます。 これは通常、口または鼻咽頭の綿棒の形をとります。
リンス液を使ったうがいも可能です。 血液サンプルはコロナ検出には一般的ではありませんが、新生児のスクリーニングなどには広く使用されています。
採取されたサンプルの種類に関係なく、綿棒、すすぎ液、または血液滴に遺伝物質が検出されます。 このサンプル物質は研究室に送られ、そこで分離および精製されます。
PCR検査は次のXNUMXつのステップに分かれます。
- PCR: このステップでは、最初の遺伝物質の量が増幅されます。
ステップ 1: PCR – 「ポリメラーゼ連鎖反応」
「PCR」は XNUMX つのステップのうちの最初のステップです。ここで、利用可能な開始 DNA の量が増幅されます。 これは、遺伝物質が十分な量で入手できた場合にのみ分析できるためです。 ほとんどの場合、これは人間の DNA です。 コロナウイルスの検査の場合、それはウイルスのRNAです。
PCRという略語は「ポリメラーゼ連鎖反応」を表します。
PCRには何が必要ですか?
出発DNAは、特別な物質とともに反応容器に入れられます。 既存の遺伝物質は鋳型として機能し、特定の酵素 (Taq ポリメラーゼ) および特定の基本的な DNA 構成要素の存在下でコピーされます。
コピー プロセスは、複数回の繰り返し実行 (サイクル) で行われます。
具体的には、以下の物質を一緒に添加します。
- 開始 DNA: コピーされるサンプル素材。
- 基本的な DNA 構成要素: これらは、核酸塩基のアデニン、チミン、シトシン、グアニンです。
- DNA ポリメラーゼ: 個々の DNA 構成要素を結合して明確な DNA 鎖を形成する酵素。 新しく得られたストランドは、元の出発物質の鏡像（相補的）です。
- プライマー: 16 ～ 24 塩基対で構成され、開始位置および開始シグナルとして機能します。 プライマーは、DNA ポリメラーゼが (開始 DNA の) どの位置でコピープロセスを開始するかを示します。
PCR検査はどのように行われるのですか？
PCR に必要なすべての物質が反応容器内に存在するようになったので、遺伝物質の実際のコピープロセスを開始できます。 これは温度のみによって開始、制御され、再び停止されます。
したがって、反応容器は次々に異なる温度に加熱または冷却されます。 これは、サーマルサイクラーとして知られる特別な装置を使用して行われます。 全反応には約 XNUMX ～ XNUMX 時間かかります。
PCR サイクルの個々のステップは次のとおりです。
- DNA 二本鎖の変性: サンプルは摂氏約 90 度まで加熱されます。 これにより、元の DNA 二本鎖が XNUMX つの個別の (相補的な) 一本鎖に分離されます。
- プライマーの貼り付け：60℃弱まで温度を下げます。 これにより、プライマー (フォワード プライマー、リバース プライマー) が、対応する個々の DNA 鎖上の定義された位置に結合します。
サイクルが完了すると、温度が再び摂氏 90 度付近まで上昇し、サイクルが最初から再開されます。
PCR 法を使用すると、最大約 3,000 キロベースペア (kbp) の DNA 配列を増幅できます。 これは、約 30,000 個の基本的な DNA 構成要素が結合して「鎖」を形成していることに相当します。 比較のために：ヒトのゲノムには、細胞の動作に関する設計図と情報が約XNUMX億塩基対で保存されていますが、一方、コロナウイルスのゲノムはXNUMX塩基対で構成されています。 したがって、PCR 検査では、DNA 全体の短いセクションしか増幅して検査できません。
プライマーは重要です
プライマーの選択は PCR 手順にとって重要です。 たとえば、Sars-CoV-2 の診断では、いくつかのプライマーが使用されます (マルチプレックス PCR)。
したがって、コロナ PCR 検査は 99.99 つの異なるウイルス遺伝子を検索します。これにより、全体の特異性がほぼ 10,000% に向上します。 これは、この高いヒット率では、(サンプルが正しく採取された場合に) XNUMX 回のテストにつき偽陽性テストが XNUMX 回しか存在しないことを意味します。
現在、コピーされた遺伝物質はどれくらい存在するのでしょうか?
最初のサイクル後に XNUMX つの同一の DNA 二本鎖が存在すると仮定します。
各サイクルの後、（コピーされた）遺伝物質の量は XNUMX 倍になります。 したがって、DNA の量は指数関数的に増加します。
医師は通常、このプロセスを約 XNUMX ～ XNUMX 回繰り返します。
比喩的に言えば、これは、たとえ最初にサンプル中に単一の DNA 二本鎖しか見つからなかったとしても、XNUMX サイクル後にはすでに反応容器内に XNUMX 万個の同一のコピーが存在することを意味します。
Ct値とは何を意味するのでしょうか？
実行された PCR サイクル数は、いわゆる Ct 値の形式で示されます。 「Ct」は英語の用語「サイクル閾値」に由来します。 この Ct 値により、検索対象の遺伝物質の量についての記述が可能になります。
Ct 値が 20 と低いため、出発遺伝物質が大量に存在します。 ただし、Ct 値が高い場合 (約 30 サイクル)、それに対応して DNA はほとんどありません。 したがって、PCR サイクルをより頻繁に実行する必要があります。
ステップ2：電気泳動「サイズによる選別」
十分な「濃縮された」遺伝物質が利用可能になったら、電気泳動を実行できます。 このプロセスでは、科学者は DNA の特定の特性、つまりその電荷を利用します。
個々の DNA 構成要素は、(負に) 荷電した糖リン酸骨格を介して互いに結合しています。 特定の DNA 配列が長ければ長いほど、その電荷は高くなります。
これにより、遺伝物質を検査し、特徴づけることができます。 実際には、通常、未知のサンプルは「スタートライン」上で既知の基準に対してプロットされ、一定期間後に相互に比較されます。
「移動速度」が両方の配列で同じである場合、これは検出が陽性である可能性が高いことを意味します。検出は陽性である可能性が非常に高く、探している遺伝子がサンプルに含まれています。
コロナウイルスの特殊なケース: サンプル調製と RT-PCR
コロナウイルスの検出は特殊なケースです。 Sars-CoV-2 は、いわゆる RNA ウイルスの 2 つです。 これは、Sars-CoV-XNUMX の遺伝物質が RNA (リボ核酸) の形で存在することを意味します。
RNA が DNA と異なる点はわずかです。 とりわけ、それは一本鎖として存在し、2'-デオキシリボースの代わりに糖リボースに基づいています。 核酸塩基チミンも XNUMX 番目の塩基としてウラシルに置き換えられます。
通常の PCR 検査の前に、このウイルス RNA を DNA に「転写」する必要があります。 このプロセスは逆転写 (RT) と呼ばれ、そのため RT-PCR という用語が付けられています。 このプロセスの一部として、cDNA の一本鎖 (「相補的 DNA」) が得られます。 さらなるステップでは、cDNA 一本鎖に XNUMX 番目の鏡像 DNA 鎖が追加されます。
結果が出るまでどれくらい時間がかかりますか?
サンプルが検査機関に送信されると、通常は XNUMX ～ XNUMX 営業日以内に結果が届きます。 サンプルを現場で直接検査することが多いテストセンターでは、検査に数時間しかかからないこともあります。 期間はそれぞれのテスト センターとそのロジスティクスによって大きく異なります。
複雑な作業プロセスにもかかわらず、現代の研究所は高いスループットで PCR 検査を実行できます。 特別な自動装置がテストの実行に役立ちます。
それにもかかわらず、PCR 検査は比較的「遅い」ものの、より信頼性の高い検出方法であると考えられています。
結果が陽性の場合はどうなりますか?
サンプルが正しく採取された場合、PCR 検査で陽性反応が出た場合は、検査を受けた人が Sars-CoV-2 に感染している可能性が非常に高いことを意味します。
PCR検査でコロナウイルスへの感染が確認された場合、管轄の検査機関から公衆衛生局に検査陽性結果の通知が届きます。 このような場合、公衆衛生局は隔離または検疫を命令します。
PCR 検査で陽性になった場合、自動的に感染するのでしょうか?
通常はそうです。 しかしいつもではない。 PCR 検査の結果は、常に状況に応じて解釈される必要があります。 検査結果が陽性であるということは、何よりもまず、ウイルス物質を保有していることを意味します。
補助的な抗体検査が役立つ場合もあります
このような場合、抗体検査はPCR検査の有効性を確実に確認します。 これについては医師と話し合うのが最善です。 これらは、PCR 検査結果を正しく解釈するのに役立ちます。
結果が陰性だった場合はどうすればよいですか?
PCR 検査結果が陰性の場合は、サンプル採取時に新型コロナウイルスに感染しておらず、現在は感染力がないことを意味する可能性が高くなります。 ただし、感染の初期段階にある可能性があります。
コロナ感染は通常、感染後2日目かXNUMX日目にのみ検出されます。 したがって、結果はフリーパスではありません。 したがって、自分自身と他人を守るために、社会的距離と衛生規則を遵守し、FFPXNUMX マスクを着用し続ける必要があります。
小児のPCR検査
小児のPCR検査は成人のPCR検査と変わりません。 サンプル収集と結果の解釈は両方とも大人だけでなく子供にも当てはまります。
PCR検査のリスクは何ですか?
PCR検査には身体的なリスクは伴いません。 鼻咽頭ぬぐい液によるサンプルの採取のみが、不快または不快なものとして認識される人もいます。
PCR検査の費用はいくらですか?
注意してください: 自宅で検査を行って陽性結果が出た場合は、すぐに電話でかかりつけ医の予約を取る必要があります。 医師は電話で次のステップについて話し合います。
または、116 117 に電話して PCR 検査を登録することをお勧めします。 自分自身と他の人を守るために、確認テストまでは自宅に留まるのが理想的です。
