Вирусная диагностика и лабораторное обнаружение
Вирусная диагностика и лабораторное обнаружение — это совокупность методов, используемых для подтверждения наличия вируса в клиническом или экологическом образце, идентификации вируса и его характеристики. Эта область охватывает классическое культивирование, иммунологические (серологические) анализы, амплификацию нуклеиновых кислот, микроскопию и анализ на основе секвенирования, а также лежит в основе как индивидуальной диагностики пациентов, так и эпидемиологического надзора на уровне популяции.
Definition
Вирусная диагностика и лабораторное обнаружение включают лабораторные методы, которые устанавливают присутствие, идентичность и характеристики вируса в образце, начиная от культивирования и иммуноанализа до амплификации нуклеиновых кислот, микроскопии и анализа последовательностей.
Scope
Эта область знакомит читателя с основными семействами методов вирусологического обнаружения и их взаимосвязью: ростом вируса в клеточной культуре, иммуноферментными анализами антител и антигенов, молекулярной амплификацией, такой как ПЦР и ОТ-ПЦР, микроскопической и иммунофлуоресцентной визуализацией, а также филогенетическим анализом вирусных последовательностей. Это справочный и образовательный обзор методологии, а не руководство по протоколам или источник советов по клиническому ведению.
Sub-topics
Core questions
- Присутствует ли вирус в этом образце, и если да, то какой?
- Должно ли обнаружение быть направлено на сам вирус (антиген, геном, частица) или на иммунный ответ хозяина (антитела)?
- Какую чувствительность, специфичность и время выполнения предлагает каждый метод, и как они соотносятся?
- Как можно интерпретировать результаты обнаружения в контексте времени инфицирования и качества образца?
Key concepts
- Прямое и непрямое обнаружение
- Аналитическая чувствительность и специфичность
- Цитопатический эффект в клеточной культуре
- Обнаружение антигенов и антител
- Амплификация нуклеиновых кислот
- Пороговый цикл и вирусная нагрузка
- Период окна и сероконверсия
- Надзор и молекулярное типирование
Mechanisms
Методы обнаружения делятся на две широкие категории. Прямые методы демонстрируют вирус или его компоненты: клеточная культура позволяет вирусу реплицироваться и вызывать видимый цитопатический эффект; антигенные иммуноанализы и иммунофлуоресценция обнаруживают вирусные белки; методы амплификации нуклеиновых кислот, такие как ПЦР и ОТ-ПЦР, копируют и обнаруживают последовательности вирусного генома; а электронная микроскопия визуализирует вирусные частицы. Непрямые методы обнаруживают ответ хозяина, главным образом вирус-специфические антитела, измеряемые серологическими анализами, появление и класс которых (IgM по сравнению с IgG) помогают определить стадию инфекции. Методы, основанные на секвенировании, расширяют обнаружение до характеристики, помещая обнаруженный вирус в эволюционное древо для вывода взаимосвязей, вариантов и путей передачи. Выбор между методами отражает компромиссы в чувствительности, специфичности, скорости, стоимости и биологическом окне, в котором каждая мишень может быть обнаружена.
Clinical relevance
Методы лабораторного обнаружения генерируют доказательства, используемые для подтверждения вирусных инфекций, их отличия от других причин заболеваний и мониторинга вспышек; понимание их принципов является частью интерпретации диагностических отчетов. Эта область описывает, как такие доказательства производятся и что каждый метод может и не может показать; она не является основой для индивидуальных диагностических или лечебных решений, которые зависят от клинического контекста и квалифицированного суждения.
Epidemiology
Диагностическая вирусология играет центральную роль в надзоре за эндемичными, возникающими и эпидемическими вирусами. Быстрое развитие и глобальное внедрение ОТ-ПЦР-анализов в реальном времени во время пандемии COVID-19 иллюстрирует, как молекулярное обнаружение масштабируется для тестирования населения, в то время как культура и серология продолжают поддерживать референсную характеристику и исследования серопревалентности.
History
Диагностическая вирусология развивалась из клеточной культуры и серологии в середине XX века, была преобразована с внедрением полимеразной цепной реакции в 1980-х годах, а затем была переформирована молекулярными платформами реального времени и высокопроизводительными платформами, а также секвенированием, что в совокупности сместило большую часть рутинной вирусной диагностики в сторону обнаружения нуклеиновых кислот.
Key figures
- Kary Mullis
- Albert Coons
- Christian Drosten
Related topics
Seminal works
- saiki-1985
- leland-ginocchio-2007
- corman-2020
Frequently asked questions
- В чем разница между прямым и непрямым обнаружением вируса?
- Прямое обнаружение демонстрирует вирус или его компоненты (частицу, антиген или геном), тогда как непрямое обнаружение измеряет ответ антител хозяина на вирус. Прямые методы могут подтвердить активное присутствие, в то время как обнаружение антител отражает прошлый или текущий иммунный ответ.
- Почему молекулярное тестирование в значительной степени заменило культивирование для рутинной вирусной диагностики?
- Амплификация нуклеиновых кислот, как правило, быстрее, чувствительнее и применима к вирусам, которые плохо или совсем не растут в культуре. Культивирование остается ценным для выделения инфекционного вируса, фенотипических исследований и референсной работы.