به گزارش باشگاه دانشجویان ایسنا، تا قبل از اختراع PCR، عمل تکثیر ژنها به روش کلونینگ در سلول‌های باکتریایی انجام می‌شد. اما سرعت تکثیر در این شیوه بسیار پایین بود و برای کلون کردن یک ژن باید زمانی طولانی صرف می‌شد. مالیس به این فکر کرد که می‌توان با الهام گرفتن از همانندسازی داخل سلولی، این عمل را با سرعتی بالاتر در خارج از سلول نیز انجام داد.

واکنش زنجیره‌ای پلیمر

شاید کری بنکس مالیس خودش هم فکرش را نمی‌کرد که یک روز صبح در حالی که مشغول رانندگی در جاده‌های کارولینای شمالی است، ایده‌ای به ذهنش برسد که بتواند دریچه‌ای جدید را رو به دنیای علوم زیستی و پزشکی باز کند. PCR یک تکنیک پیشرفته برای تکثیر توالی خاصی از DNA است. با استفاده از این روش می‌توان شرایط را برای تکثیر یک قطعه خاص در ژنوم مورد نظر فراهم کرد. به عنوان مثال فرض کنید ژن بیماری‌زایی در ویروس X دارای توالی خاصی می‌باشد. حال برای اینکه متوجه شویم در یک نمونه، ویروس X وجود دارد یا خیر، شرایطی را مهیا می کنیم تا این قطعه از ژن تکثیر پیدا کند. سپس با استفاده از الکتروفورز، مشخص می‌کنیم که ژن مورد نظر تکثیر پیدا کرده است یا خیر. این تنها یکی از کاربردهای PCR است که برای تشخیص بیماری ها و شناسایی اختصاصی و سریع میکروارگانیسم های موجود در نمونه مورد استفاده قرار می‌گیرد. عالوه بر این، PCR یکی از مهمترین ابزارها در آزمایشگاه‌های پژوهشی، پزشکی قانونی، تعیین جنسیت جنین، تشخیص جهش و سرطان و... می‌باشد

اختراع تکنیک PCR

 آنزیم‌هایی همچون هلیکاز و توپوایزومرازها درون سلول موجب باز شدن پیچیدگی‌های DNA در حین همانندسازی می شوند. مالیس برای باز کردن این پیچ و تاب ‌ها در خارج از سلول، روش افزایش تدریجی دما را به جای استفاده از آنزیم‌ها به کار برد. به این نکته توجه داشته باشید که برای انجام PCR به پرایمرها برای شناسایی ابتدا و انتهای ژن نیازمند هستیم.

مشکل همانندسازی در دمای بالا

DNA پلیمرازهای موجود در بدن ما عملکرد خود را در دمای 37 درجه انجام می‌دهند اما برای ساخت رشته‌های پلی نوکلئوتیدی مکمل در شرایطی که دمای رشته‌های DNA برای باز شدن پیچ و تاب ها بالا رفته است، DNA پلیمرازی نیاز بود که بتواند در این دمای بالا عمل سنتز را به خوبی انجام دهد. در ابتدا از آنزیم DNA پلیمراز coli. E برای این کار استفاده شد. بدین صورت که پس از باز شدن پیچیدگی‌های DNA ،دما تا 30 درجه کاهش می‌یافت تا این آنزیم‌ها بتوانند فعالیت خود را انجام دهند. اما این موضوع امکان قرارگیری اشتباه پرایمرها را فراهم می ساخت. زیرا در دماهای پایین، تعداد پیوندهای هیدروژنی کمتری برای اتصال پرایمرها به توالی‌های مکمل نیاز است. بنابراین در دمای پایین دقت پرایمر کاهش می‌یابد و ممکن است به دلیل وجود شباهت، اشتباها به توالی نادرست متصل گردد. به همین علت نیز دانشمندان آنزیم DNA پلیمراز را از گونه باکتریایی ترموس آ کواتیکوس استخراج کردند. این گونه باکتری می تواند در آب‌هایی با حرارت بالا زندگی کند. بنابراین آنزیم DNA پلیمراز این باکتری تحت عنوان Taq Polymerase DNA می‌تواند در دماهای بالا (تا 90 درجه سانتی گراد) فعالیت کند. به همین دلیل از Taq برای همانند سازی خارج سلولی استفاده شد. بهترین دما برای کارکرد این آنزیم 72 درجه سانتی گراد می‌باشد. بنابراین با استفاده از این تکنیک تنها کافی است لوله آزمایشی که حاوی DNA الگو، نوکلئوتیدهای سه فسفاته، پرایمرها، بافر و Taq پلیمراز می‌باشد را در دستگاه ترمال سایکلر قرار دهیم. این دستگاه امکان تنظیم دمای مورد نیاز برای انجام مراحل مختلف PCR را در اختیار ما قرار می‌دهد. بدین صورت پس از گذشت زمانی کوتاه، میلیون‌ها نسخه از ژن مورد نظر را در دست خواهیم داشت.

نشریه دانشجویی« پلاسما» به صاحب امتیازی انجمن علمی علوم آزمایشگاهی دانشگاه علوم پزشکی قم و مدیر مسئولی نرگس نظری و سردبیری زهرا موسوی به صورت فصلنامه منتشر می شود.

"به بهانه آغاز" پایان سرطان"، "آفت کش‌های غیر سمی"، "فتوکپی زنجیره‌ای"، "آزمایش real-timePCR"، "واکسن درمان ایده‌آل"، "مصاحبه با استاد ایمونولوئژی" و "پیوندی از جنس تپش" عنوان دیگر مطالبی است که در این نشریه منتشر شده است.

انتهای پیام