Xét nghiệm PCR có độ chính xác và đặc hiệu cao giúp phát hiện hầu hết các tác nhân gây bệnh và đưa ra phương pháp điều trị kịp thời
PCR đã đưa y học hiện đại lên một tầm cao mới với độ nhạy và đặc hiệu cao. Phương pháp xét nghiệm này không chỉ quan trọng trong chẩn đoán và điều trị bệnh lý. Nó còn mang đến bước tiến lớn trong nghiên cứu gen di truyền. Đây là nền tảng vững chắc cho những tiến bộ trong y học và nghiên cứu khoa học.
Nội dung
1. Xét nghiệm PCR là gì?
Xét nghiệm PCR (Polymerase Chain Reaction), xét nghiệm sinh học phân tử, là kỹ thuật quan trọng trong lĩnh vực công nghệ sinh học. Kỹ thuật này được phát minh bởi nhà khoa học người Mỹ Kary Mullis vào năm 1985. Với tiến bộ này, PCR giúp tạo ra lượng lớn bản sao DNA mục tiêu trong ống nghiệm dựa vào chu kỳ nhiệt. Cụ thể là từ mẫu nhỏ như giọt máu, sợi tóc, mô tế bào, người ta có thể nhân bản. Từ đó, sử dụng trong phân tích gen, dòng hóa gen và giải mã trình tự ADN. Điều này hỗ trợ quá trình giải mã gen và khám phá bí ẩn về gen trong cơ thể con người.
Kỹ thuật PCR đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sinh học. Nguyên lý của nó là khả năng nhân lên đến hàng triệu lần chỉ với một đoạn ADN trong thời gian ngắn. Bởi vậy, đảm bảo phản ứng rất nhạy với kết quả đặc hiệu. Tuy nhiên, kết quả còn phụ thuộc vào trình độ của kỹ thuật viên, trang thiết bị và địa điểm thực hiện. Để đảm bảo độ chính xác cao, chi phí thực hiện cũng cao hơn các phương pháp khác. Hóa chất nhập ngoại và giá cao cấp của trang thiết bị khiến nó có mức giá đắt đỏ. Chi phí rơi vào khoảng từ 8 – 10 USD/lần xét nghiệm. Tại Việt Nam, nhiều bệnh viện và trung tâm xét nghiệm đã tích cực thực hiện xét nghiệm PCR trong quá trình chẩn đoán và chữa bệnh.
2. Xét nghiệm PCR chẩn đoán bệnh gì?
2.1 Các bệnh có thể được chẩn đoán
PCR là kỹ thuật xét nghiệm được ứng dụng rộng rãi trong y học ngày nay. Nó là phương pháp chẩn đoán bệnh thông qua xét nghiệm sinh học phân tử. Đây là bước tiến lớn trong y học, đặc biệt quan trọng với những vi khuẩn, bệnh lý khó phát hiện bằng biện pháp truyền thống. Phương pháp này đã chứng minh được hiệu quả trong chẩn đoán nhiều bệnh lý sau:
- Xác định các tác nhân không thể nuôi cấy thường quy: virus (Viêm gan B, viêm gan C, HIV, Herpes, EBV, HPV, virus SARS, H5N1…), vi khuẩn (Chlamydia, Mycoplasma, Treponema pallidum,…).
- Xác định vi khuẩn lậu (Chlamydia, Legionella, Treponema pallidum…).
- Phát hiện tác nhân nuôi cấy thất bại ít thấy trong bệnh phẩm, đã điều trị bằng kháng sinh trước đó (Lao thất bại nuôi cấy, viêm màng não mủ mất đầu,…).
- Xác định virus Dengue gây nên bệnh sốt xuất huyết.
- Xác định mầm mống của bệnh ung thư (HPV trong ung thư cổ tử cung, gen BRCA1 – BRCA2 trong ung thư vú, gen TPMT trong bệnh bạch cầu trẻ em, gen NF-1,2 trong u xơ thần kinh, gen IgH và TCRy trong u lympho không Hodgkin…)
- Nghiên cứu kháng nguyên bạch cầu người (HLA, human lymphocyte antigen)…
- Xác định chủng vi khuẩn kháng thuốc như S.aureus – MRSA, vi khuẩn tiết ESBL, carbapenemase…)
- Phát hiện các độc tố vi sinh vật: Tiểu đơn vị A của độc tố ruột không chịu nhiệt Escherichia coli.
Ngoài ra, trong công nghệ sinh học, xét nghiệm sinh học phân tử còn hỗ trợ lập bản đồ gen, phát hiện gen, dòng hóa gen, giải mã trình tự ADN,… Từ đó, mang đến cơ hội hiểu biết và điều trị bệnh lý dưới góc độ phân tử.
2.2 Cách thức vận hành PCR
Phương pháp PCR có thể nhanh chóng tạo ra hàng loạt bản sao chỉ từ một đoạn ADN chọn lọc. Kỹ thuật PCR hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng enzyme trùng hợp polymerase. Quy trình thực hiện gồm ba bước chính: biến tính, kết hợp và mở rộng với chu kỳ lặp lại nhiều lần.
- Biến tính: diễn ra ở nhiệt độ 94°C. Bước này giúp sợi xoắn kép DNA tách thành hai đoạn DNA chuỗi đơn.
- Kết hợp: diễn ra ở nhiệt độ 54°C. Các cặp mồi kết hợp “mẫu” chuỗi đơn. Sau đó, enzyme polymerase sẽ gắn vào để bắt đầu sao chép mẫu.
- Mở rộng: diễn ra ở nhiệt độ 72°C. Polymerase tổng hợp các chuỗi DNA bổ sung cho mẫu và hình thành DNA sợi kép.
Quá trình này được lặp lại nhiều lần với 30-40 chu kỳ trên một máy quay tự động. Nó được kiểm soát nhờ làm nóng, lạnh các ống nghiệm chứa hỗn hợp phản ứng. Từ đó, tạo ra một lượng lớn bản sao của mẫu tăng theo cấp số nhân.
Với virus RNA (HIV, sởi, quai bị, ZIKA), phương pháp xét nghiệm RT-PCR được ưu tiên sử dụng. Ở giai đoạn đầu, enzyme sao chép ngược (RT) giúp chuyển đoạn RNA virus thành DNA. Sau đó, DNA bổ sung được tổng hợp từ RNA này nhờ PCR chính thống. Từ đó, nhiều bản sao được tạo ra để phân tích và xác định dễ dàng.
Xem thêm:
- Tế bào tiêu diệt tự nhiên (NK) và xét nghiệm NK chi tiết nhất
- DNA là gì? Xét nghiệm DNA hiện đại hàng đầu
3. Ưu – Nhược điểm của xét nghiệm PCR
3.1 Ưu điểm
Phương pháp xét nghiệm PCR có nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp khác. Cụ thể:
- Đưa ra kết quả xét nghiệm nhanh. Thời gian không quá 5 tiếng kể từ khi bắt đầu xét nghiệm.
- Xác định các tác nhân gây bệnh mà phòng thí nghiệm lâm sàng không thể phát hiện. Chẳng hạn như xét nghiệm vi sinh hay miễn dịch truyền thống với một số virus (HCV, HBV, HPV…).
- Phát hiện các tác nhân vi sinh không thể nuôi cấy trong phòng thí nghiệm lâm sàng. Cụ thể là gây dịch cao (H5N1), khó nuôi cấy (C. trachomatis, L.pneumophila), có ít trong bệnh phẩm (tuberculosis, tác nhân viêm màng não mủ cụt đầu…),… Hoặc có thể là tác nhân nuôi cấy được nhưng thời gian đưa ra kết quả lâu như M. tuberculosis.
- Cho ra kết quả định lượng chính xác số bản sao chép virus/ 1 ml máu. Nhờ đó, bác sĩ có thể đánh giá được hiệu quả điều trị và tiên lượng giai đoạn bệnh.
- Xác định đột biến gen gây ung thư, các bệnh di truyền,… và đưa ra biện pháp phòng ngừa.
- Phát hiện mối quan hệ huyết thống giữa các cá thể.
3.2 Nhược điểm
Xét nghiệm PCR là bước tiến lớn trong lĩnh vực y học phân tử. Dù sở hữu ưu điểm vượt trội với những cải tiến quan trọng, song vẫn còn một số nhược điểm. Dưới đây là một số nhược điểm đã được BCC tổng hợp.
-
Giá thành xét nghiệm PCR cao
Xét nghiệm PCR có mức giá thành cao hơn nhiều so với phương pháp chẩn đoán bệnh thông thường. Đó là bởi yêu cầu kỹ thuật cao, trang thiết bị hiện đại và kỹ thuật viên giỏi. Chưa kể, kết quả cũng đảm bảo tính chính xác cao.
-
Xét nghiệm PCR khó thực hiện
Để đảm bảo kết quả chính xác, xét nghiệm PCR cần được thực hiện kỹ lưỡng và chuẩn mực. Ngoài ra, còn cần đảm bảo một số yêu cầu cao về phòng thí nghiệm, quy trình, trang thiết bị, máy móc kỹ thuật,…
-
Yêu cầu trình độ kỹ thuật viên và bác sĩ cao
Kỹ thuật viên và bác sĩ thực hiện xét nghiệm PCR cần đảm bảo trình độ chuyên môn tốt. Bởi xét nghiệm PCR đòi hỏi trình độ cao về cả chuyên môn và kỹ năng nghiệp vụ.
4. Ứng dụng của xét nghiệm PCR trong y học hiện đại
Với tiến bộ của y học hiện đại, phương pháp xét nghiệm PCR trở thành công cụ đắc lực trong chẩn đoán và điều trị bệnh. Đặc biệt là các bệnh liên quan đến virus mà phương pháp xét nghiệm truyền thông không đưa ra được kết quả. Gần đây, PCR được ứng dụng quan trọng trong chẩn đoán bệnh do virus Covid-19 gây ra. Với độ chính xác cao và thời gian xét nghiệm ngắn gọn, PCR được xem là phương pháp đáng tin cậy giúp xác định tình trạng nhiễm bệnh.
Với công nghệ và kỹ thuật hiện đại, PCR được áp dụng rộng rãi trong chẩn đoán chính xác và đưa ra phương pháp điều trị hiệu quả. Cụ thể là dựa trên dữ liệu khoa học từ xét nghiệm PCR.
Phát hiện và chẩn đoán bệnh do tác nhân khó hoặc nuôi cấy thất bại
Các mẫu bệnh phẩm có ít tác nhân do lượng vật phẩm ít hoặc bệnh ở giai đoạn mới. Hoặc có thể do đã được điều trị bằng kháng sinh. Điều này khiến các bác sĩ gặp khó khăn trong xác định và chẩn đoán bệnh. Bởi vậy, xét nghiệm PCR được chỉ định nhằm đảm bảo độ nhạy và chính xác cao trong chẩn đoán. Chẳng hạn như lao nuôi cấy thất bại, viêm màng não mủ mất đầu,…
- Bệnh do virus: viêm gan B, C, HIV, Herpes, Dengue, HPV,…
- Bệnh do vi khuẩn: Mycoplasma, Chlamydia, Treponema pallidum,…
Phát hiện mầm mống gen gây ung thư
Tác nhân gây bệnh ung thư có thể liên quan đến bất thường về gen di truyền. Một số biểu hiện đã được các bác sĩ tìm ra và xác nhận. Xét nghiệm PCR giải mã di truyền giúp chẩn đoán sớm các mã gen về ung thư. Cụ thể:
- Gen TPMT trong bệnh bạch cầu ở trẻ
- Gen APC trong ung thư đại tràng
- Gen Rb-105 trong u nguyên bào lưới
- Gen lgH và TCRy trong u lympho không Hodgkin
- Gen NF-1, 2 trong u xơ thần kinh
Phát hiện các chủng vi khuẩn kháng thuốc
Chủng vi khuẩn kháng thuốc gây nhiều rắc rối trong chẩn đoán và điều trị. Kỹ thuật PCR được ứng dụng trong phát hiện vi khuẩn sinh ESBL, kháng thuốc MRSA,…
Xác định độc tố vi khuẩn
Độc tố ruột không chịu nhiệt của khuẩn Escherichia coli.
Ứng dụng trong giải mã gen
Xét nghiệm PCR có vai trò quan trọng trong công nghệ sinh học. Điển hình là ứng dụng trong lập bản đồ gen, giải mã trình tự gen, dòng hóa gen, phát hiện gen,… Từ đó, con người có được những nghiên cứu và hiểu biết sâu hơn về hệ gen.
5. Quy trình, thủ tục cần thiết khi xét nghiệm PCR
5.1 Chuẩn bị
Trước khi thực hiện các xét nghiệm, cần đảm bảo các biện pháp an toàn. Điều này giúp đảm bảo hạn chế tối đa tình trạng lây nhiễm chéo. Một số biện pháp cần chuẩn bị kỹ lưỡng:
- Sử dụng và trang bị bảo hộ đúng cách
- Dùng mũ bảo hộ, đeo khẩu trang, kính chống giọt bắt và găng tay y tế
- Trang phục bảo hộ chỉ được dùng trong môi trường làm việc
5.2 Lấy mẫu PCR
Tùy vào vị trí sang thương mà nhân viên y tế yêu cầu mẫu bệnh phẩm tương ứng. Một số mẫu được sử dụng để chẩn đoán các bệnh lý liên quan đến đường hô hấp:
- Dịch đường hô hấp trên: dịch hầu họng, súc họng hoặc tỵ hầu.
- Dịch đường hô hấp dưới: đàm, dịch ở màng phổi, trong phế nang hoặc từ nội khí quản,…
5.3 Bảo quản và vận chuyển mẫu
Mẫu sau khi lấy cần được bảo quản và vận chuyển đúng cách trong phòng thí nghiệm. Từ đó, đảm bảo chất lượng kết quả kiểm tra PCR. Trong đó, cần tuân thủ thời gian bảo quản và vận chuyển mẫu đến phòng xét nghiệm. Bởi quá trình này có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của xét nghiệm.
Trong quá trình vận chuyển, cần tuân thủ các quy tắc và hạn chế thời gian giữ mẫu để giảm nguy cơ biến đổi gen và chất lượng. Tùy mỗi loại bệnh phẩm sẽ có yêu cầu bảo quản tương ứng. Mẫu bệnh phẩm được đảm bảo ổn định nhờ kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm,…
5.4 Xét nghiệm và đọc kết quả
Quá trình xét nghiệm mẫu yêu cầu kỹ thuật và máy móc chuyên dụng. Từ đó, nhằm đảm bảo kết quả chính xác và đáng tin cậy. Thời gian nhận kết quả phụ thuộc vào từng loại xét nghiệm cụ thể. Với xét nghiệm PCR, kết quả cho thấy tình trạng dương tính hoặc âm tính và một số chỉ số quan trọng khác. Để đảm bảo hiểu rõ hơn về kết quả, nhân viên y tế sẽ thông báo và giải thích kết quả xét nghiệm. Từ đó, bạn sẽ hiểu hơn về tình hình sức khỏe và có chuẩn bị tâm lý cần thiết nếu có vấn đề cần xử lý.
Xem thêm:
- Kháng thể kháng nhân là gì? Chi tiết xét nghiệm ANA
- Xét nghiệm miễn dịch – Kỹ thuật hiện đại hàng đầu hiện nay
6. Tạm kết
Xét nghiệm PCR trở thành công cụ đắc lực trong lĩnh vực y học và sinh học phân tử với nhiều ứng dụng quan trọng. Kỹ thuật này hỗ trợ nghiên cứu gen và chẩn đoán bệnh lý. Đồng thời, giúp mở rộng hiểu biết của con người về các khía cạnh liên quan đến gen, di truyền và tác động của chúng đối với sức khỏe. Điều này đặt ra cơ hội mới trong việc nghiên cứu và phát triển phương pháp điều trị mới. Đồng thời, góp phần quan trọng vào sự tiến bộ của y học và sinh học phân tử. BCC chuyên cập nhật nhanh chóng và chính xác nhất các thông tin liên quan đến nghiên cứu và ứng dụng Miễn dịch trong mọi lĩnh vực.
