Koronaviruksen toteaminen: mikä on PCR-testi?

COVID-19 -tartunnan toteamiseen tarkoitetut testipakkaukset ovat olleet kaikkien tiedotusvälineiden aihe viime päivien aikana. Espanjassa ilmeni jokin aika sitten kiistaa, kun hallitus osti yli 50 000 epäluotettavaksi osoittautunutta testiä. Näin on tapahtunut muissakin maissa, ja taloudelliset menetykset ovat olleet huomattavia. Tämän takia onkin tärkeää pohtia oikeaa tapaa tartunnan saaneiden potilaiden tunnistamiseksi. Katsotaanpa, mikä PCR-testi oikein on.

Monet ovat varmasti kuulleet jo, että “PCR-testi on kaikista kokonaisvaltaisin ja luotettavin menetelmä”. Sen suuri onnistumisprosentti ja vähäiset virhearviot ovat saaneet itse Maailman terveysjärjestön suosittelemaan sen käyttöä ensisijaisena toteamismenetelmänä.

Useat artikkelit ovat käsitelleet eri menetelmiä tämän viruksen toteamiseksi. Tällä kertaa haluamme käyttää hyväksi tilaisuuden esitellä PCR-testin ja kertoa kuinka se toimii. Jatka lukemista!

Vihollisen jaksottaminen

Koronavirus (COVID-19) on virus, joka sisältää yksittäisen RNA-nauhan. Se puolestaan luokitellaan yksinauhaiseksi RNA-positiiviseksi. DNA ja RNA ovat luotettavimpia “sormenjälkiä”, joita elimistö voi antaa.

Sen muodostamien nukleotidien järjestys paljastaa yksilön identiteetin ja eri lajeille ja eliöille on monia niille yleisiä alueita. Koska se koostuu yksinauhaisesta tiedosta, on koronaviruksen RNA:n olemassaolo elimistössä yksiselitteistä. Jos sitä on potilaan näytteessä, on potilaalla tartunta.

On siis ollut erittäin tärkeää jaksottaa tämän viruksen perimä aina sen löytymisestä lähtien. Onneksi ensimmäisestä näytteestä tehtiin genotyyppi 11. tammikuuta ja sen voi käydä katsomassa Kansallisen bioteknologiakeskuksen (NCBI) nettisivuilla.

Näkemiesi kirjainten yhdistelmä vastaa viruksen RNA-ketjun nukleotidien järjestystä. Jokainen nukleotidi sisältää typpipitoisen pohjan, joka vastaa kuvattua kirjainta:

• Adeniini (a)
• Guaniini (g)
• Sytosiini (c)
• RNA:n kohdalla urasiili (u)
• DNA:n kohdalla tymiini (t)

Ottaen huomioon sen, mitä sanoimme aikaisemmin RNA:sta, saatat yllättyä, että koronaviruksen perimästä ei löydy yhtäkään (u)-kirjainta. Siihen on kuitenkin syy ja kerromme siitä yksityiskohtaisemmin myöhemmin tässä artikkelissa.

Sinua saattaa myös kiinnostaa: Koronavirus ei WHO:n mukaan leviä ilmassa

PCR-testi havaitsee tunkeilijan

Kun tutkijat jaksottavat viruksen, tulee PCR-testin tehokkuus esiin. Tämä tekniikka on peräisin 1980-luvulta ja tarkoittaa polymeraasiketjureaktiotestiä. Sen tarkoituksena on vahvistaa näytteen DNA:ta.

Kyllä, tässä piilee viruksen ensimmäinen oveluuden näyte: koronaviruksella ei ole DNA:ta, sillä on RNA. Joten tarvitsemme pidemmälle kehitellyn tekniikan: RT-PCR, joka muuttaa viruksen RNA:n DNA:ksi.

Käänteiskopioijaentsyymi on välttämätön tämän reaktion aikaansaamiseksi. Prosessi on seuraavanlainen:

• Käänteiskopioijaentsyymi pystyy “tunnistamaan” viruksen RNA:n potilaan näytteestä.
• Reaktioseoksessa syntyneiden nukleotidien avulla käänteiskopioijaentsyymi pystyy luomaan DNA-nauhan, joka täydentää viruksen RNA:ta. Voimme pitää tätä entsyymiä työläisenä. Viruksen RNA-kartan ja käytettävissä olevien nukleotidien avulla se pystyy luomaan uuden nauhan, tässä tapauksessa DNA-nauhan.
• Polymeraasientsyymi tulee esiin tässä vaiheessa ja tapahtuu normaali polymeraasiketjureaktio. Lyhyesti sanottuna, polymeraasientsyymi on toinen työläinen. Se voi luoda yhdessä käytettävissä olevien nukleotidien kanssa tuhansia kopioita muuttuneesta DNA-nauhasta.
• Tutkijat voivat altistaa tämän vahvistetun DNA:n eri tekniikoille selvittääkseen vastaako se koronaviruksen genotyyppiä vai ei. 

Lue lisää: Koronavirus lapsilla: kaikki mitä tarvitsee tietää

Identiteetin paljastaminen

Kun DNA:ta on vahvistettu, on useita tekniikoita, joilla se osoitetaan virukseksi tai organismiksi. Yksi yksinkertaisimmista tavoista on agaroosigeelielektroforeesi. Käytämme sitä helpompana esimerkkinä, mutta tämän työn tekemiseen on myös hienostuneempia jaksotuksia.

DNA-kappaleilla on negatiivinen sähkövaraus. Tämän ansiosta ja koska agaroosigeeliin lisätään sähkövirtaa, liikkuvat eri kappaleet geelin mukana samalla kun positiivinen napa vetää niitä puoleensa. Se on kuin kilpailu: kevyemmät DNA-kappaleet saapuvat ensin ja suuremmat pääsevät vain puoliväliin. 

Tämä on todentamisen avaintekijä: sidoksia muodostuu geeliin eri etäisyyksille. Hypoteettisena esimerkkinä jos äidillä ja lapsella olisi useita identtisiä DNA-kappaleita, pitäisi heidän molempien agaroosigeelin olla samanmallinen vahvistaen siten heidän geneettisen yhteytensä.

On selvää, että koronaviruksen todentamismenetelmät ovat pidemmälle edenneitä kuin esittämämme esimerkki, mutta toivomme, että tämä selitys tekee PCR-testin toiminnan sekä sen taudin todentamisen kannalta tärkeän roolin ymmärtämisestä hieman helpompaa.