Аннотация
В последнее десятилетие значительное внимание уделяется развитию инновационных молекулярно-генетических подходов, направленных на повышение точности, быстроты и эффективности диагностических исследований. В данном обзоре представлены последние разработки АО «ЭКОЛаб», включая технологию «прямой ПЦР», которая позволяет проводить анализ образцов без этапа выделения нуклеиновых кислот, тем самым существенно сокращая время и снижая себестоимость исследований. Особый акцент сделан на применении мультиплексной ПЦР для одновременного выявления множества мишеней, что значительно повышает информативность тестов. Использование готовых ПЦР-смесей, покрытых парафином, обеспечивает стабильность реагентов и удобство работы, дополняя оперативность метода «прямой» ПЦР. Эти технологические достижения подкреплены внедрением специализированного программного обеспечения, предназначенного для автоматизации и интеграции всех этапов тестирования – от проведения анализа и интерпретации результатов до их хранения в лабораторной информационной системе (ЛИС) и передачи врачу для оперативной постановки диагноза. Комплексное применение этих решений способствует повышению качества лабораторной ПЦР-диагностики, обеспечивая тем самым более эффективное и своевременное оказание медицинской помощи пациентам.
Annotation
In recent decades, significant attention has been devoted to the development of innovative molecular-genetic approaches aimed at increasing the accuracy, speed, and efficiency of diagnostic studies. This review presents the latest developments by ECOLab JSC, including the «direct PCR» technology, which enables sample analysis without the nucleic acid extraction step, thereby significantly reducing the time and cost of testing. Special emphasis is placed on the use of multiplex PCR for the simultaneous detection of multiple targets, which greatly enhances the informativeness of the tests. The use of ready-to-use PCR mixes covered with paraffin ensures reagent stability and ease of use, further complementing the efficiency of the direct PCR method. These technological advances are supported by the implementation of specialized software designed to automate and integrate all stages of testing — from analysis and interpretation of results to their storage in the Laboratory Information System (LIS) and report to the physician for prompt diagnosis. The comprehensive application of these solutions contributes to improving the quality of laboratory PCR diagnostics, thereby ensuring more effective and timely medical care for patients.
Key words: polymerase chain reaction (PCR); direct PCR; coronavirus; molecular genetic research; biotechnology
Список литературы
Л И Т Е Р А Т У Р А (пп. 1–3, 5, 6, 13–18, 23–25 см. R E F E R E N C E S)
4. Бакаев В.В., Марданлы С.Г., Ханина М.А., Гашенко Т.Ю., Жигалева О.Н. Эпидемиологические исследования в контексте пандемии COVID-19 и эпидемий гриппа: от настоящего к будущему (обзор литературы). Эпидемиология и инфекционные болезни. 2024; 29 (1): 5–9. DOI: 10.51620/EIB-2024-29-1-5-9
7. Бурсов А.И. Применение искусственного интеллекта для анализа медицинских данных. Альманах клин. мед. 2019; 47 (7): 630–3. DOI: 10.18786/2072-0505-2019-47-071
8. Исследование, разработка, производство и реализация «Комплекса методических, реактивных и технических средств клинической лабораторной диагностики социально значимых инфекционных заболеваний» под общ. ред. Марданлы С.Г. и Помазанова В.В. Электрогорск, АО «ЭКОЛаб», 2023.
9. Ильин И.И., Марданлы С.Г., Марданлы А.Г., Ротанов С.В. Технология прямой ПЦР при выявлении Gardnerella vaginalis. Клиническая лабораторная диагностика. 2024; 69 (12): 686–692. DOI: https://doi.org/10.51620/0869-2084-2024-69-12-686-692
10. Жигалева О.Н., Марданлы С.Г., Гашенко Т.Ю., Ермолаев И.И. Диагностика вируса гепатита C: разработка набора реагентов для качественного выявления и количественного определения РНК методом ПЦР. Известия ГГТУ. Медицина, фармация. 2023; 4: 6–11. DOI: 10.51620/2687-1521-2023-4-16-6-11
11. Перспективы внедрения инновационных технологий в медицине и фармации. Сборник материалов XI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием 29 ноября 2024 г. под общ. ред. Марданлы С.Г., Киселевой В.А., Помазанова В.В. Электрогорск, АО «ЭКОЛаб»; Орехово-Зуево, ГГТУ, 2025.
12. Жигалева О.Н., Ермолаев И.И., Марданлы С.Г., Гашенко Т.Ю., Помазанов В.В. Разработка набора реагентов для обнаружения РНК вируса SARS-CoV-2 в назо- и орофарингеальных мазках методом прямой полимеразной цепной реакции в режиме реального времени. Клиническая лабораторная диагностика. 2022; 67 (12): 739–43. DOI: 10.51620/0869-2084-2022-67-12-739-743
19. Жигалева О.Н., Ермолаев И.И., Марданлы С.Г., Гашенко Т.Ю. Анализ отечественного рынка наборов для диагностики COVID-19 методом полимеразной цепной реакции в реальном времени. Клиническая лабораторная диагностика. 2022; 67 (11): 672–7. DOI: 10.51620/0869-2084-2022-67-11-672-677
20. Ильин И.И., Беляков И.С., Марданлы С.Г. Генотипирование вирусов папилломы человека в урогенитальных мазках методом прямой ПЦР в реальном времени. Клиническая лабораторная диагностика. 2025; 70 (2): 135–40. DOI: 10.51620/0869-2084-2025-70-2-135-140
21. Ребриков Д.В. ПЦР в реальном времени. М.: Лаборатория знаний; 2015.
22. Каталог АО «ЭКОлаб». https://ekolab.ru/upload/catalog/catalog.pdf
26. Основы полимеразной цепной реакции (ПЦР). Методическое пособие. Москва, ООО «ДНК-Технология». URL: https://www.dna-technology.ru/sites/default/files/pcr_a5_083-4.pdf (дата обращения: 11.07.2022).
27. Насонова В.С. Использование ПО FRT Manager для стандартизации, автоматизация результатов диагностики методом ПЦР и интеграция с ЛИС. Клиническая лабораторная диагностика. 2013; 9 (4): 66.
R E F E R E N C E S
1. Larzul D., Guigue F., Sninsky J.J., Mack D.H., Bréchot C., Guesdon J.L. Detection of hepatitis B virus sequences in serum by using in vitro enzymatic amplification. J Virol Methods; 1988; 20 (3): 227–37. DOI: 10.1016/0166-0934(88)90126-7
2. Bréchot C. Polymerase chain reaction. A new tool for the study of viral infections in hepatology. J Hepatol. 1990; 11 (1): 124–9. DOI: 10.1016/0168-8278(90)90282-v
3. Bréchot C. Polymerase chain reaction for the diagnosis of viral hepatitis B and C. Gut. 1993; 34 (2 Suppl): 39–44. doi: 10.1136/gut.34.2_suppl.s39
4. Bakayev V.V., Mardanly S.G., Khanina M.A., Gashenko T.Yu., Zhigaleva O.N. Epidemiological studies in the context of the COVID-19 pandemic and influenza epidemics: from present to future (review of literature). Epidemiologiya i Infektsionnye bolezni. 2024; 29 (1): 5–9. DOI: 10.51620/EIB-2024-29-1-5-9 (in Russian)
5. McDonald C., Taylor D., Linacre A. PCR in Forensic Science: A Critical Review. Genes. 2024; 15 (4): 438. https://doi.org/10.3390/genes15040438
6. Anjum M.F., Zankari E., Hasman H. Molecular Methods for Detection of Antimicrobial Resistance. Microbiol. Spectr. 2017; 5 (6): 10.1128/microbiolspec.arba-0011-2017. DOI: 10.1128/microbiolspec.arba-0011-2017
7. Bursov A.I. Application of artificial intelligence for medical data analysis. Al’manakh klin. med. 2019; 47 (7): 630–3. DOI: 10.18786/2072-0505-2019-47-071 (in Russian)
8. Research, development, production and sale of the «Complex of methodological, reactive and technical means for clinical laboratory diagnostics of socially significant infectious diseases» under the general editorship of Mardanly S.G. and Pomazanov V.V. Elektrogorsk, JSC «EKOLab», 2023. (in Russian)
9. Ilyin I.I., Mardanly S.G., Mardanly A.G., Rotanov S.V. Direct PCR technology for detection of Gardnerella vaginalis. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2024; 69 (12): 686–692. DOI: https://doi.org/10.51620/0869-2084-2024-69-12-686-692 (in Russian)
10. Zhigaleva O.N., Mardanly S.G., Gashenko T.Yu., Ermolaev I.I. Diagnostics of hepatitis C virus: development of a reagent kit for qualitative detection and quantitative determination of RNA by PCR. Izvestiya GGTU. Meditsina, farmatsiya. 2023; 4: 6–11. DOI: 10.51620/2687-1521-2023-4-16-6-11 (in Russian)
11. Prospects for the Implementation of Innovative Technologies in Medicine and Pharmaceutics. Collection of materials of the XI All-Russian scientific and practical conference with international participation on November 29, 2024 under the general editorship of ed. Mardanly S.G., Kiseleva V.A., Pomazanova V.V. Elektrogorsk, JSC «EKOLab»; Orekhovo-Zuyevo, GGTU, 2025. (in Russian)
12. Zhigaleva O.N., Ermolaev I.I., Mardanly S.G., Gashenko T.Yu., Pomazanov V.V. Development of a set of reagents for the detection of SARS-CoV-2 virus RNA in naso- and oropharyngeal smears using direct polymerase chain reaction in real time. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika. 2022; 67 (12): 739–43. DOI: 10.51620/0869-2084-2022- 67-12-739-743 (in Russian)
13. Pastorino B., Bessaud M., Grandadam M., Murri S., Tolou H. J., Peyrefitte C. N. Development of a TaqMan(R) RT-PCR assay without RNA extraction step for the detection and quantification of African Chikungunya viruses. Journal of Virological Methods. 2005; 124: 65–71. DOI: 10.1016/j.jviromet.2004.11.002
14. Sakai K., Wakasugi S., Muchemwa F. C., Ihn H. Quick detection of herpesviruses from skin vesicles and exudates without nucleic acid extraction using multiplex PCR. BioScience Trends. 2008; 2 (4): 164–8.
15. Yang B.H., Chung H.Y., Kao L.T., Jian M.J. Emergency SARSCoV-2 variants of concern: rapidly direct RT-qPCR detection without RNA extraction, clinical comparison, cost-effective, and high-throughput. Aging. 2022; 14 (11): 4624–33. DOI: 10.18632/aging.204095.
16. Victoriano C.M., Pask M.E., Malofsky N.A. et al. Direct PCR with the CDC 2019 SARS-CoV-2 assay: optimization for limited-resource settings. Sci. Rep. 2022; 12: 11756. DOI: 10.1038/s41598-022-15356-7
17. Videvall E., Strandh M., Engelbrecht A., Cloete S., Cornwallis C.K. Direct PCR Offers a Fast and Reliable Alternative to Conventional DNA Isolation Methods for Gut Microbiomes. mSystems. 2017; 2 (6): e00132-17. DOI: 10.1128/mSystems.00132-17
18. Song F., Kuehl J.V., Chandran A., Arkin A.P.A Simple, Cost-Effective and Automation-Friendly Direct PCR Approach for Bacterial Community Analysis. mSystems. 2021; 6 (5): e0022421. DOI: 10.1128/mSystems.00224-21
19. Zhigaleva O.N., Ermolaev I.I., Mardanly S.G., Gashenko T.Yu. Analysis of the domestic market for COVID-19 diagnostic kits by real-time reverse-transcription polymerase chain reaction. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika. 2022; 67 (11): 672–7 (in Russ.). DOI: 10.51620/0869-2084-2022-67-11-672-677 (in Russian)
20. Ilyin I.I., Beliakov I.S., Mardanly S.G. Genotyping of HPV in urogenital smears by real-time direct PCR. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika. 2025; 70 (2): 135–40 (in Russ.). DOI: 10.51620/0869-2084-2025-70-2-135-140 (in Russian)
21. Rebrikov D.V. Real-time PCR. Мoscow, Laboratoriya znaniy, 2015. (in Russian)
22. Catalog of JSC «ECOlab». https://ekolab.ru/upload/catalog/catalog.pdf (in Russian)
23. Kim J., Byun D., Mauk M.G., Bau H.H. A disposable, self-contained PCR chip. Lab Chip. 2009; 9 (4): 606–12. DOI: 10.1039/b807915c
24. Song J., Liu C., Mauk M.G., Peng J., Schoenfeld T., Bau H.H. A Multifunctional Reactor with Dry-Stored Reagents for Enzymatic Amplification of Nucleic Acids. Anal Chem. 2018; 90 (2): 1209–1216. doi: 10.1021/acs.analchem.7b03834.
25. Hébert B., Bergeron J., Potworowski E.F., Tijssen P. Increased PCR sensitivity by using paraffin wax as a reaction mix overlay. Mol Cell Probes. 1993; 7 (3): 249–52. doi: 10.1006/mcpr.1993.1036. PMID: 8366871.
26. Manual on Polymerase Chain Reaction (PCR) Basics. LLC “DNA Technology TS”. https://www.dna-technology.ru/sites/default/files/pcr_a5_083-4.pdf (accessed 11 July 2022). (in Russian)
27. Nasonova V.S. Using FRT Manager software for standardization, automation of PCR diagnostic results and integration with LIS. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2013; 9 (4): 66. (in Russian)