Biologia - Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 14.
Współcześnie stosuje się dwie podstawowe metody wykrywania zakażeń HIV. Rutynowe badanie polega na wykrywaniu przeciwciał anty-HIV w surowicy pacjenta. W przypadku tej metody czułość badania, czyli prawdopodobieństwo otrzymania wyniku dodatniego u osoby chorej, tzn. wykrycia zakażenia, wynosi 100%, ale wynik dodatni otrzymuje się także dla 0,5% zdrowych osób – specyficzność wynosi 99,5%. Dlatego postawienie diagnozy zakażenia HIV wymaga potwierdzenia dodatkowym badaniem za pomocą metody PCR, wykrywającym gen odwrotnej transkryptazy wbudowany w genom gospodarza. Ta metoda jest teoretycznie bezbłędna pod warunkiem utrzymywania wysokich standardów pracy laboratoryjnej. Odpowiednie próby kontrolne służą sprawdzeniu, czy:
- polimeraza DNA nie utraciła aktywności podczas przechowywania (kontrola pozytywna),
- wszystkie odczynniki są wolne od wirusowego materiału genetycznego (kontrola negatywna).
Dla trzech pacjentów uzyskano dodatni wynik testu na obecność przeciwciał anty-HIV. Z tego powodu lekarz zlecił dodatkowe badanie z wykorzystaniem metody PCR, którego wyniki podsumowano w poniższej tabeli.
Próba | |||
badawcza | kontrolna pozytywna | kontrolna negatywna | |
---|---|---|---|
Pacjent 1. | – | + | – |
Pacjent 2. | + | + | + |
Pacjent 3. | + | + | – |
14.1. (0–2)
Zaprojektuj doświadczenie PCR wykrywające DNA HIV wbudowane w genom gospodarza. Dla każdej z prób – badawczej, kontrolnej pozytywnej i kontrolnej negatywnej – wybierz wszystkie właściwe składniki mieszaniny reakcyjnej. Wpisz w tabelę znak „+”, jeśli składnik należy dodać do próby, albo znak „–”, jeśli ten składnik należy pominąć.
Próba | |||
badawcza | kontrolna pozytywna | kontrolna negatywna | |
---|---|---|---|
DNA genomowy wyizolowany od pacjenta | |||
DNA genomowy wyizolowany z linii komórkowej zakażonej HIV | |||
para specyficznych starterów | |||
bufor zapewniający optymalne pH i stężenie jonów Mg2+ | |||
termostabilna polimeraza DNA | |||
mieszanina deoksyrybonukleotydów |
14.2. (0–1)
Wybierz spośród A–D i zaznacz prawidłowe sekwencje starterów polF1 i polR1, wykorzystywanych w teście diagnostycznym HIV, przyłączających się do zaznaczonych fragmentów poniższej sekwencji genu odwrotnej transkryptazy wirusa HIV, wbudowanej w genom gospodarza.
- polF1 5′ CCCTACAATCCCCAAAGTCAAGGAGTAGTAGAA 3′
polR1 5′ CTCTGGAAAGGTGAAGGGGCAGTAGTAATACA 3′ - polF1 5′ TTCTACTACTCCTTGACTTTGGGGATTGTAGGG 3′
polR1 5′ TGTATTACTACTGCCCCTTCACCTTTCCAGAG 3′ - polF1 5′ CCCTACAATCCCCAAAGTCAAGGAGTAGTAGAA 3′
polR1 5′ TGTATTACTACTGCCCCTTCACCTTTCCAGAG 3′ - polF1 5′ TTCTACTACTCCTTGACTTTGGGGATTGTAGGG 3′
polR1 5′ CTCTGGAAAGGTGAAGGGGCAGTAGTAATACA 3′
14.3. (0–2)
Przed zabiegiem chirurgicznym pacjentowi wykonano testy na nosicielstwo wirusa HIV wykrywające przeciwciała anty-HIV. Wynik wyszedł dodatni. Pacjent nie znajduje się w żadnej z grup ryzyka zakażenia HIV. Według oficjalnych danych częstość występowania zakażenia HIV w Polsce wynosi ok. 40 osób na 100 tys.
Oblicz prawdopodobieństwo, że pacjent jest zakażony HIV, z uwzględnieniem czułości i specyficzności testu na przeciwciała anty-HIV. Zapisz obliczenia w wyznaczonych miejscach 1.–3.
- Oczekiwana liczba osób zakażonych HIV, u których wynik testu na przeciwciała anty-HIV będzie dodatni, wśród 100 tys. losowo przebadanych osób:
- Oczekiwana liczba osób zdrowych (niezakażonych), u których wynik testu na przeciwciała anty-HIV będzie dodatni, wśród 100 tys. losowo przebadanych osób:
- Prawdopodobieństwo, że pacjent z dodatnim wynikiem testu na przeciwciała anty-HIV jest zakażony HIV:
14.4. (0–1)
Oceń, czy poniższe interpretacje przedstawionych wyników badań trojga pacjentów są prawidłowe. Zaznacz T (tak), jeśli interpretacja jest prawidłowa, albo N (nie) – jeśli jest nieprawidłowa.
1. | U pacjenta 1. wynik testu na przeciwciała anty-HIV był fałszywie dodatni, o czym świadczy wykluczenie zakażenia na podstawie wyników PCR. | T | N |
2. | Wyniki testu PCR dla pacjenta 2. są niewiarygodne ze względu na dodatni wynik w próbie kontrolnej negatywnej – należy powtórzyć badanie. | T | N |
3. | Dodatkowe badanie techniką PCR potwierdziło podejrzenie, że pacjent 3. jest zakażony HIV. | T | N |
14.5. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego testy wykrywające przeciwciała anty-HIV nie nadają się do diagnostyki zakażeń HIV u noworodków i niemowląt urodzonych przez matki zakażone HIV. W odpowiedzi uwzględnij spodziewany wynik testu oraz funkcjonowanie układu odpornościowego matki.
14.6. (0–1)
Oceń, czy poniższe osoby znajdują się w grupie zwiększonego ryzyka zakażenia HIV. Zaznacz T (tak), jeśli się w niej znajdują, albo N (nie) – jeśli w niej się nie znajdują.
1. | Osoby przebywające w jednym pomieszczeniu z osobami zakażonymi HIV, np. w pracy lub szkole. | T | N |
2. | Osoby narażone na częste ukąszenia komarów i innych owadów odżywiających się krwią. | T | N |
3. | Sąsiedzi osób zakażonych HIV, mieszkający w tym samym domu wielorodzinnym. | T | N |
Rozwiązanie
14.1. (0–2)
Zasady oceniania
2 pkt – za poprawny wybór składników we wszystkich trzech próbach.
1 pkt – za poprawny wybór składników wyłącznie w próbie badawczej.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
Próba | |||
badawcza | kontrolna pozytywna | kontrolna negatywna | |
---|---|---|---|
DNA genomowy wyizolowany od pacjenta | + | – | – |
DNA genomowy wyizolowany z linii komórkowej zakażonej HIV | – | + | – |
para specyficznych starterów | + | + | + |
bufor zapewniający optymalne pH i stężenie jonów Mg2+ | + | + | + |
termostabilna polimeraza DNA | + | + | + |
mieszanina deoksyrybonukleotydów | + | + | + |
14.2. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za zaznaczenie właściwej pary sekwencji.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Rozwiązanie C
14.3. (0–2)
Zasady oceniania
2 pkt – za poprawne obliczenie obu wartości oczekiwanych (1. i 2.) oraz (przybliżonego)
prawdopodobieństwa (3.).
1 pkt – za poprawne obliczenie jedynie obu wartości oczekiwanych (1. i 2.) lub poprawne
obliczenie samego prawdopodobieństwa (3.) w inny sposób niż sugerowany
w poleceniu przy źle obliczonych wartościach oczekiwanych.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- Oczekiwana liczba osób zakażonych HIV, u których wynik testu na przeciwciała anty-HIV będzie dodatni wśród 100 tys. losowo przebadanych osób: 40 × 100% = 40.
- Oczekiwana liczba osób zdrowych (niezakażonych), u których wynik testu na przeciwciała anty-HIV będzie dodatni, wśród 100 tys. losowo przebadanych osób: (100 000 – 40) × 0,5% ≈ 500.
- Prawdopodobieństwo, że pacjent z dodatnim wynikiem testu na przeciwciała anty-HIV jest zakażony HIV: 40 / (40 + 500) ≈ 0,074 ≈ 7%.
14.4. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za trzy poprawne odpowiedzi.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
TTT
14.5. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za poprawne wyjaśnienie, uwzględniające przechodzenie przez barierę łożyskową
przeciwciał anty-HIV matki i w związku z tym pozytywny wynik testu niezależnie
od stanu zdrowia dziecka.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- Zakażona matka wytwarza przeciwciała anty-HIV, które przechodzą z jej surowicy przez łożysko do krwi płodu. Z tego powodu, niezależnie od tego, czy dziecko jest zakażone, czy – nie, spodziewany jest dodatni wynik testu.
- W przeciwieństwie do podstawowego testu technika PCR wykrywa kwas nukleinowy wirusa wbudowany w genom gospodarza a nie – przeciwciała anty-HIV, które matka przekazuje przez łożysko dziecku. Zatem spodziewamy się wykryć te przeciwciała zarówno u zdrowego, jak i u zakażonego dziecka, a kwas nukleinowy wirusa – wyłącznie u zakażonego.
14.6. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za trzy poprawne odpowiedzi.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
NNN
Wskazówki
Zadanie 14.3. ZOSTAŁO ANULOWANE PRZEZ CKE
Oto komentarz do zadania dostępny w poprzedniej wersji informatora:
Dotyczy ono prostych obliczeń statystycznych, ale ich wynik nie jest intuicyjny. Może być zaskoczeniem, że prawdopodobieństwo nosicielstwa HIV w wypadku dodatniego wyniku testu w przesiewowym badaniu immunoenzymatycznym wynosi zaledwie 7%. Świadomość względnie niskiej wartości prawdopodobieństwa zakażenia pod warunkiem pozytywnego wyniku testu przesiewowego pozwala zminimalizować stres pacjenta oczekującego na wyniki dodatkowych badań. Zadanie ułatwiono: wskazano wielkości, które należy otrzymać na pierwszym etapie obliczeń. Za każde z tych dwóch zadań zdający może uzyskać do dwóch punktów – zależnie od progu trudności, który udało mu się pokonać.