总的来说，我们爬上了菲律宾，寻找狡猾的细菌。 然后我们和化学家一起去了冰岛，他们谈论了生物学家远征高山的嗜热细菌（它们生活在温泉附近）-事实证明，聚合酶链式反应需要整个故事。 实验室与血液测试与地热源之间的关系对我来说变得非常有趣，现在我将向您讲述这个激动人心的故事。
这意味着昨天Rospotrebnadzor和远东联邦大学在符拉迪沃斯托克开设了PCR培训中心。 我和记者一起开车去那儿，发现普通的疯狂科学家用手指解释了一切。 因为这正是他们在那里要做的-教越南语和汉语。 基本上-学习应对生物威胁。
那么什么是PCR？
这是一个关于如何从单个DNA分子中制造数百万个完全相同的故事。
基本步骤包括三个步骤：将DNA解捻成单独的螺旋，然后搜索并标记所需位点的起点和末端，然后使用聚合酶完成标记分子。 也就是说，它是我们体内DNA复制的模拟器，仅在体外完成。 而且非常快。
也就是说，我们将所有的DNA切成两半，我们只找到病原体的两半，对其进行标记，然后聚合酶就形成了标记的对。 我们再说一遍。 我们再说一遍。
现代反应使烧瓶中的DNA数量每40秒增加一倍。 更准确地说，循环效率略低-从78％降至99％，因为并非所有事物都并非在现实世界中始终联系在一起。
为什么需要这个？
如果任何病原体漂浮在您的血液中，那么您可以针对它进行专门的反应，这将放大（增加其DNA）的量。 在某个时刻，啤酒中会有很多这样的东西，您会注意到它。 机器人会在这里大喊：“是的，我知道了！”，结果将是“肯定”。
首先，在一般情况下，我们每毫升仅需要50个分子。 为了进行比较，流感病毒甚至没有出现在血液中，而是出现在最初症状的患者唾液中-大约每毫升1万支。
为什么还需要这样做？
您可以从法老，木乃伊或老虎皮的木乃伊上购买几对DNA，并对其进行基因组测序。 也就是说，确实有可能完全考虑它，因为从数量可观的研究材料中，您将获得许多DNA分子。 因此，在法医学中的应用-您可以确定哪些死者国王是谁的儿子。 或在犯罪现场通过一对唾液分子找到犯罪者（直接是加塔卡）。 甚至更酷-您可以复制具有变化的分子，并控制诱变。 但是后者很难。
PCR是改变社会社会行为的同一反应。 因为有了它，亲子鉴定得以确定-您只能选择DNA的不同部分，并评估不同之处和差异（以及差异），即寻找近亲。 好吧，或者只是排序并评估差异。
但是接下来我们要讨论的是病毒和细菌感染的诊断-这是最广泛使用的方法。 他们在海参div教他。
PCR一般如何？
我们摄取诸如血液或其他东西之类的物质。 我们仔细地准备了药物（通常服用材料的1/3，以便在分析中出现错误的情况下，在研究结束之前，档案中还会保留另外两剂）。 药物与测试系统混合。 在一个封闭的烧瓶中，我们将这种“汤”放入进行反应的装置中。
接下来，开始进行DNA解链，引物连接以及使用聚合酶对完整分子进行比对的循环。 现代实时PCR方法表明所需的标记物会积累并发光。 这很棒，因为您无需打开试管即可对所需的DNA序列进行分离。 当可以记录辉光时，将确定材料中的所需应变为。
再进行几个循环，您便可以评估信号变化的程度，并假设材料中最初有多少个DNA分子，也就是说，其准确性足以确定病原体的浓度。
底漆如何知道要粘附什么？
引物是粘在与其核苷酸代码匹配的东西上的东西。 如果您需要狂犬病病毒，则需要对它进行基因组测序（更准确地说，我们对DNA的起始和末端感兴趣），并记录分子两侧核苷酸链独特的位置。 并为他们做底漆。 引物附着在DNA的两半上，聚合酶将从上方开始起作用。
然后，没有任何东西附着在血细胞的DNA上，只有狂犬病。
狂犬病引物只会紧贴狂犬病。 要诊断您的牛有狂犬病和流感，您将需要两剂血液和两种不同的反应。
现在有趣的部分。 我们不需要诊断DNA分子的确切起点和终点。 我们只需要很多可识别的站点。 也就是说，在整个基因组上，例如禽流感，必须区分两个独特的片段-复制的开始和复制的结束。 这样，在它们之间就可以明确地识别出禽流感，而没有误报和误报的诱因。
此外，数学开始发挥作用-必须区分基因组独特的位置，因此它们非常短，理想情况下为15至30个核苷酸。 因此，它们之间是对的。 两种引物会从DNA分子中产生类似哈希的结果，也就是说，它们允许以30-60个核苷酸的形式进行描述。
在这些最小限度内，要连接足够的识别位点和引物。 如果他们坚持其他目标-这是一个糟糕的目标，准确性就会下降。
那么温泉和它有什么关系呢？
事实是该反应在高温下发生，否则DNA不会变性。 在此温度下聚合酶通常会分解。 通常-因为它是嗜热细菌的特质，她从容地担心。 因此，在上个世纪有探险队去堪察加半岛，地质学家们在这里寻找分子医学的手段，发射熊。 在欧洲，他们开车去了冰岛。
有趣的是，在1976年和1980年，有关于聚合酶的出版物（我们的和美国的），但在每个人看来，这都是一个有趣的事实，他们没有找到实际的应用。
现在开始 事实证明，来自水生海藻的Taq聚合酶可根据UDP等协议进行操作，即无需纠错。 一般而言。 收集发生的情况-并独自相处。 但是很快。
Pfu和Pwo聚合酶是从古细菌中分离出来的-它们可以进行错误校正，也就是说，它们在复制过程中不会产生突变（当然，它们几乎不会产生突变），但是它们的作用要慢得多。
以前，这种口渴的库存是直接从货源中挖出来的，现在聚合酶是在实验室中繁殖的。 而且它们混合了Pfu，Pwo和Taq的棘手混合物-事实证明闪电般快速且相对正确。
在现实世界中看起来像什么
在现实世界中，您有一箱测试系统，例如带有引人入胜的铭文“梅毒”。 还是流感。 在一个测试系统内部-除DNA基质（即患者的血液）外，PCR的所有组件。 或寻找病原体的另一部分。
接下来，您需要将血液和测试系统混合在一起，在压力下加热和冷却多次，催化剂，引物，聚合酶和辅助组分将自己完成所有工作。 输出是每毫升第十二个DNA分子中有10个的试管。
可以在厨房里做吗？
从理论上讲。 该设备本身非常简单，是测试系统中的所有高科技产品，还有一个小的软件可以记录标签光信号的变化。 仍然需要温度从0.1度起的精度及其变化的程序。 加上光电传感器。 也就是说，铁不是很复杂。 因此，这些实验室太多了-部署起来真的很便宜。
但是在厨房里，它无法解决问题，因为最糟糕的故事是样品的污染（污染）。 纯度规程比反应本身更重要。 如果所得的带有病原体DNA的试管之一在实验室中破裂，则所有东西都将覆盖一层均匀的假阳性结果。 也就是说，所有当前的分析-立即由森林进行，然后进行长时间的清洁，验证，然后取回已归档的血液，然后再次启动生产线。
好吧，我提醒您，病原体的DNA和病原体本身是两个不同的事物，例如源代码和编译后的代码。 而且，您破坏了结核病病原体第十二个DNA中的10个试管的危险与将一堆源代码表散布在地板上发射核弹头的危险差不多。
由于草率的工作和现实世界的特征，结果的4-7％可能是假阳性。 因此，特别是使用数学方法，对结果的可靠性进行了彻底的验证。
连同常规的PCR材料一起，用水试管。 如果那里开始有东西放大，技术人员将被扯下扁桃体。
这不是安全的，这是将材料传输到实验室的门户。 洗完澡，换衣服和另外一些有辱人格的程序后，工作人员被转移到清洁区域的实验室。您如何理解反应有问题？
由其发展的性质。 通常的反应缓慢地开始，然后是指数增长的阶段，然后是最后一个周期的区域-退出到高原。 从引物耗尽到其中一种资源完成，焦磷酸积累了数十种原因，DNA的数量并没有随着新的循环而增加。 另外，一半的DNA在游泳之前没有反应，然后互相拥抱。 结果，您可以识别出工件和非典型反应过程-这已经成为用于小数据挖掘的软件。 国内的，免费的，定期更新的，但不是开源的。
如果只需要改进检测方法，为什么还要增加药物中DNA的量呢？
有这样的发展道路。 物理化学方法正在改进，但到目前为止还不够。 最新的经验-他们将血浆，离心的“重”病毒倒入试管底部。 然后用激光质谱仪炸。 Nifiga。 它可以与细菌菌落协同工作（他们已经在莫斯科实验室工作很长时间了），但不适用于病毒。 而且殖民地仍然需要发展。 因此，到目前为止（看来，未来十年），PCR将是最快的分析方法。
顺便说一下，在大约45分钟内（通过准备材料）就可以进行完整的分析，即半天
cito或4天（如果实验室在城市中并且您在村庄中）。
对于某些传染病，病毒的浓度极低。 例如，有一个脑炎病例-临床医生看到了局灶性症状（对中枢神经系统的损害），抽了血-甚至PCR仍然没有显示任何东西，并且已经部署了抗体。 也就是说，PCR产生的结果要晚于抗体分析和质谱分析的结果-甚至晚于它，其准确性仍要比PCR低几个数量级。
也就是说，只有一个特定的基因组被扩增？
在通常情况下，是的。 发现该病最严重的菌株与该区域有关，引物靶向其DNA。 但这是一种乌托邦式的情况，因为同时您需要一次查找六种不同的菌株。 为此，将不同的引物添加到集合中，并进行许多更改。 自然，测试系统更昂贵。 或者您需要针对不同的病原体进行多种反应。
我可以繁殖RNA吗？
是的，您只需要从中提取DNA即可。 反应更为复杂，但有趣的是，它使您可以将死细胞与活细胞分离。 DNA非常坚固，因此甚至可以从庞然大物上剥下来。 如果病毒已经被杀死，其死亡样品的DNA将“发光”另外3周。 RNA崩溃的速度会更快。 因此，在某些情况下，NASBA方法（例如，搜索RNA病毒）更为准确。 但是要贵得多。
一些更美丽的东西
该理论发明之后，PCR实施的整个历史直接是棘手的物理和化学问题。 例如，可以扩增DNA的未知部分。 为此，将分子切入已知区域，然后将碎屑粘合在一起。 一些分子在开始和结束时翻转形成具有已知代码的分子。 引物紧贴-并在有起点和终点且不仅有一个标记的地方进行扩增。
一个非常有趣的故事，关于在加热管子时如何避免不必要的反应步骤。 事实是，反应的第一部分在高温下进行，但是当试管升温时，您可能会意外地从错误的节拍开始-这会急剧增加噪音和出错的可能性。 因此，当将一种物质添加到溶液中阻止反应但在高温下分解时，选择将系统的一种试剂放入蜡囊中（只有在通过所需点后才熔化并按时释放组分的事实）的选项。
可以防止污染-扩增分子可以以某种方式标记，然后在反应开始时，破坏所有以此方式标记的分子。 也就是说，如果某管中的某物爬到另一管中，它将自动填满主要反应。
荧光也很酷：将一种物质放入试剂中，由于与DNA反应而被破坏。 也就是说，形成的DNA越多，该物质的分子就越断裂。 整体上它并不发光，但从零开始。 复制过程中反应的DNA分子越多，发光管的发光就越多。
鉴于测试系统的复杂性不断增长，生活中的黑客和优雅的解决方案无处不在。
为什么在大学使用PCR培训中心？
因为这仍然是关于疾病诊断的主要故事，而不一定存在于人中。 例如，在远东，这里的重点可能是植物病毒。 祖国的垃圾箱中存在一种带有大米香料的二元病毒（更准确地说，是两种匹配良好的病毒），可以将整个农作物带入整个亚洲进行分发。 自然地，这样的事情不仅是我们的，而且不一定会被恶意释放，它可以根据白痴或简单地在自然的炉膛中发展。 就像滨海边疆区的日本脑炎一样，这里的蚊子季节性病源不断。 死亡率是60％。
被指控的对手在动物和人类中也有病毒。
因此，PCR专家代表了该国的生物安全。 他们监控感染情况，抓住飞机上的所有乘客，有些人咳嗽等等。 例如，迈克尔·埃博拉病毒，禽流感和其他病毒。 他对世界上狂犬病狂犬病毒唯一活拷贝的完整基因组进行了测序。
Mikhail Shchelkanov，FEFU教授，远东分公司联邦生物多样性病毒研究中心主任一般来说，熊是一个很棒的故事。 熊举起5条狗，然后袭击了祖母。 他转过她的肺，拔掉了头皮，四处流口水，浑身是血。 猎人决定这只野兽是某种错误的熊。 他们把遗骸交给科学家进行实验。
这里有更多细节。
米哈伊尔（Mikhail）也是海狗的忠实拥护者，因为他热爱群岛中的岛屿。 它们非常迅速地将病毒和寄生虫传播给整个人群。 他们在猫的鼻孔中发现了一个很酷的虱子，细菌也不少。 当海豹潜水时，它会关闭鼻孔。 内部的虱子感觉温暖而迷人。
除了生物安全之外，第二个故事是对外国专家的培训。 有两件重要的事情：首先，他们研究我们的测试系统（然后他们将更有可能购买它们），这对出口很重要-我们是独联体国家的领导者（每年约有2500万反应），但在世界范围内却不。 其次，经验的统一性允许通过通用协议进行相同的监视，即，然后更改数据库和经验。 当然，基础更为重要。 这意味着对可能的流行病的反应更加一致。
在符拉迪沃斯托克（Vladivostok），官方开幕式与技术性开幕式并不吻合-一群越南医生正在完成最后的课程。 有两个会俄语，其余的则通过他们学习。 有一个完整的英语课程。 该中心在新西伯利亚为俄罗斯医生和独联体国家的医生工作，专家们已经在那里毕业了一年。我们还在俄罗斯的测试系统上做所有事情，而实用的分子生物学在世界上是功能最强大的（理论上讲，不是，但是我们可以快速，创造性地实施所有事情）。 因此，教育将帮助我们扩大这一市场。 在这样的中心中，总共培训了3881名专家（由于实践很多，所以小组比较小），现在的任务是广泛地培训外国专家。
这完全称为远东联邦大学生物医学学院的Rospotrebnadzor国际培训中心。 实际上，它是由Mikhail Shchelkanov和德国Shiphip（莫斯科Rospotrebnadzor的FBUN CRI）合起来打开的。 显然，媒体的证明将是明天。 好吧，我不是微生物学家，所以如果我在上面的某个地方犯了一个错误，请。
UPD：这是有关
RG的新闻，对此新闻仍然有观点。