Ланцюгова реакція полімерази - лікування, ефекти та ризики

Ланцюгова реакція полімерази представляє метод з молекулярної біології, який продублює ділянки генетичного матеріалу (дезоксирибонуклеїнова кислота, ДНК). Мільйони однакових копій зроблені з крихітної кількості ДНК. Таким чином, є доступні кількості, достатні для різних досліджень.

Зміст

Що таке полімеразна ланцюгова реакція?

Термін полімеразна ланцюгова реакція (англ.: Polymerase Chain Reaction, PCR) описує перетворення in vitro (лат.: У склі) за допомогою ферменту - полімерази (ДНК-полімерази), що призводить до дублювання певних генних послідовностей. Продукт реакції також є вихідним матеріалом для нового циклу цієї реакції. Кількість молекул подвоюється, а також служить шаблоном для нового циклу. Говорять про експоненціальне множення.

Це відбувається в лабораторії з великою швидкістю в кілька хвилин, подібно ланцюговій реакції. У цьому лабораторному процесі дублювання генетичної інформації (ДНК), що відбувається в природних умовах, імітується під час реплікації. Першовідкривачем цього процесу вважається американський хімік К. Б. Мулліс. Цей метод синтезу ДНК він представив у 1983 році, а через десять років отримав Нобелівську премію з хімії.

Функція, ефект та цілі

Ці сегменти, як правило, не перевищують трьох тисяч пар основ, порівняно з приблизно двократним розміром трьох мільярдів пар основ на хромосому, встановлену у людини. Для полімеразної ланцюгової реакції необхідний одно- або дволанцюжковий ланцюг ДНК, структура якого повинна бути відома принаймні частково. На додаток до ферменту, полімерази, використовуються два праймери. Це будівельні блоки ДНК, які діють як початкова і кінцева точка. Вони характеризуються послідовністю, яка точно відповідає площі, що підсилюється.

У лабораторії полімеразна ланцюгова реакція проводиться в програмованому нагрівальному блоці. Необхідні компоненти, такі як полімераза, грунтовка, будівельні блоки для накопичення нового ланцюга (дезоксирибонуклеозидтрифосфат) та іони магнію, поєднуються в буферному розчині. Програма температури і часу для реакції починається з денатурації при температурі вище 94 ° C. Двоцепочечна ДНК розщеплюється і є одноланцюговою. На наступному етапі, приблизно при 70 ° C, праймер зв’язується з послідовністю генів і утворює вихідну точку для ферментної реакції. Полімераза синтезує звідси комплементарну ланцюг.

Потім починається новий цикл, який знову складається з трьох етапів денатурації, зв’язування праймерів та синтезу ланцюга ДНК. Ланцюгова реакція полімерази використовується в судовій медицині, клінічній діагностиці та клінічних дослідженнях. У криміналістиці ДНК отримують із шкіри, слини, волосся, сперми або крові з місць злочинів і після посилення порівнюють із відомими зразками та використовують для ідентифікації конкретних людей.

За допомогою цього генетичного відбитка пальців батьківство також можна уточнити модифікованим підходом. При діагностиці захворювань уражені гени перевіряються за допомогою ланцюгової реакції полімерази. Деякі бактеріальні захворювання можна класифікувати, розпізнаючи певні послідовності. Вірусні захворювання можна охарактеризувати, коли ДНК або РНК вірусу перетворюються та посилюються. Служба донорства крові здатна виявити гепатит або ВІЛ-опосередковані захворювання на дуже ранній стадії.

У діагностиці пухлини використовується для ідентифікації пухлинних клітин. Це дозволяє класифікувати пухлину, оцінити перебіг захворювання, успішність терапії та прогноз. У дослідженнях ланцюгова реакція полімерази використовується для виявлення генів, які пов’язані з різними захворюваннями. Для клонування генів, яке не слід ототожнювати з клонуванням організму, ген множиться до того, як він передається іншим організмам у векторі (лат. Мандрівник, носій). Вони можуть виступати в якості моделі для кращого вивчення хвороб або для виробництва білків, які можна використовувати як ліки.

Ви можете знайти свої ліки тут

Ризики та небезпеки

Повністю невідомі послідовності не можна відтворити за допомогою цього методу. Потім продукти ампліфікації можна візуалізувати. Якщо очікуваний сигнал не видно, хоча шукана послідовність була присутня, результат хибний. Найчастіше це результат погано або погано оптимізованих умов реакції. Вони повинні визначатися залежно від цільової послідовності. Для цього випробовуються різні температурні та часові профілі, послідовності та кількості праймерів, а також концентрації інших речовин у реакційній суміші. Помилково позитивні результати відображаються як сигнали, які неможливо призначити бажаному товару.

Забруднення ДНК дослідником або джерелом, яке не аналізується, викликає великі проблеми. ДНК бактеріального походження також впливає на результат ланцюгової реакції полімерази. Надягаючи рукавички та дотримуючись великої обережності, таких помилок можна запобігти та зробити надійні твердження щодо продуктів, що підсилюються.

набрякати

Alberts, B. et al.: Молекулярна біологія клітини. 4-е видання. Wiley-VCH., Weinheim 2003
Кларк, Д. П.: Молекулярна біологія: оригінал із засобами перекладу. Spektrum Akademischer Verlag., Гейдельберг, 2006
Шартл, М., Біохімія людини та молекулярна біологія. 1-е видання, Urban & Fischer Verlag, Мюнхен, 2009

Вас також може зацікавити

На MedLexi.de ми не лише публікуємо інформацію про здоров’я, медицину та оздоровлення, ми також в захваті від сучасних медичних досліджень та медичних технологій. Ми із задоволенням досліджуємо всі теми, пов’язані з добробутом та здоров’ям людини, і пояснюємо складні медичні проблеми з високими журналістськими стандартами для широкої громадськості.

Знання медичних експертів з наших предметних областей допомагають нам підготувати зрозумілі знання для вашого здоров’я. Ми з цікавістю досліджуємо факти, перевіряємо їх на основі поточної дослідницької ситуації, а також вивчаємо щоденну медичну практику. Ми бачимо себе посередниками знань між лікарем та пацієнтом.