Comparative Analysis of Genetic Material Extraction Methods from Fecal Samples and Optimization Ways for Molecular Genetic Diagnosis of Giardiasis
Authors: Шуманская С.Ю. , Григорьева Е.Е. , Дронина А.М. , Фомина Е.Г. 
Published: May 2024

Введение. Возбудителем лямблиоза является Giardia lamblia – одноклеточное простейшее, поражающее преимущественно желудочно-кишечный тракт человека и животных, что вызывает существенное нарушение состояния здоровья и приводит к неблагоприятным социально-экономическим последствиям. Цель. Определение оптимального метода экстракции генетического материала для успешной молекулярно-генетической диагностики лямблиоза. Материалы и методы. Получено и исследовано 57 образцов фекалий, ДНК Giardia lamblia удалось обнаружить в 6 образцах с помощью ПЦР-диагностики в режиме реального времени. Выделение ДНК из образцов осуществлялось с использованием 3 методов: колоночного выделения, экстракции на сорбенте и многократного замораживания/оттаивания с последующей обработкой протеиназой К. Результаты. Несмотря на простоту получения материала, фекалии являются сложными для молекулярно-генетических исследований образцами, т. к. обладают неоднородной структурой и содержат большое количество ингибиторов ПЦР. Ключевым моментом для контроля достоверности результатов экстракции ДНК из фекальных образцов является использование внутреннего контрольного образца. Применяемые в настоящее время коммерческие наборы реагентов, предназначающиеся для выделения из фекалий генетического материала, позволяют получить надежные результаты диагностики лямблиоза при условии осуществления дальнейшей амплификации ДНК Giardia lamblia. Регистрация порогового сигнала при ПЦР-диагностике не зависела от концентрации тотальной ДНК, полученной в ходе экстракции и измеренной спектрофотометрическим методом. Заключение. ПЦР-диагностика паразитарных инвазий, в частности лямблиоза, является надежным, высокочувствительным и специфичным методом исследования, хотя и достаточно трудоемким. Внедрение его в практику поспособствует улучшению качества диагностического поиска, а также снижению времени постановки диагноза, затрат на лечение и дополнительные исследования, а также будет содействовать установлению особенностей эпидемического процесса лямблиоза на территории Беларуси и усовершенствованию санитарно-противоэпидемических мероприятий.

Introduction. The causative agent of giardiasis is Giardia lamblia, a single-celled protozoan that mainly affects the gastrointestinal tract of humans and animals, causing significant health impairment and leading to adverse social and economic consequences. Purpose. To determine the optimal method of genetic material extraction for successful molecular genetic diagnosis of giardiasis. Materials and methods. A total of 57 fecal samples were obtained and analyzed; Giardia lamblia DNA was detected in 6 samples by real-time PCR diagnostics. DNA extraction from the samples was carried out by three methods: column extraction, sorbent extraction, and repeated freezing/thawing followed by treatment with proteinase K. Results. The key point for verifying the validity of DNA extraction results from fecal samples is the use of an internal reference sample. The currently used commercial reagent kits intended for genetic material extraction from feces allow obtaining reliable results of giardiasis diagnostics, under condition of further amplification of Giardia lamblia DNA. The threshold signal registration in PCR diagnostics did not depend on the concentration of total DNA obtained by extraction and measured spectrophotometrically. Conclusion. PCR diagnostics of parasitic invasions, in particular giardiasis, is a reliable, highly sensitive and specific method, although rather laborious. Its introduction into practice will contribute to improving the quality of diagnostic searching, as well as reducing the diagnostic time, treatment costs and additional tests, and will promote establishing specific features of the epidemic process of giardiasis in Belarus and enhancing sanitary and anti-epidemic measures.