ปฏิกิริยาลูกโซ่พอลิเมอเรส (PCR) เป็นวิธีการทางอณูชีววิทยาที่ให้คุณตรวจจับกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) จำนวนเล็กน้อยในวัสดุทางชีววิทยาได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น บางส่วนของมัน และทวีคูณพวกมันหลายครั้ง พวกมันจะถูกระบุด้วยสายตาโดยเจลอิเล็กโตรโฟรีซิส ปฏิกิริยาดังกล่าวได้รับการพัฒนาในปี 1983 โดย K. Mullis และรวมอยู่ในรายการการค้นพบที่โดดเด่นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา
กลไกของ PCR คืออะไร
เทคนิคทั้งหมดขึ้นอยู่กับความสามารถของกรดนิวคลีอิกในการทำซ้ำตัวเอง ซึ่งในกรณีนี้จะทำเทียมในห้องปฏิบัติการ การสืบพันธุ์ของ DNA อาจไม่เริ่มต้นในบริเวณใด ๆ ของโมเลกุล แต่เฉพาะในบริเวณที่มีลำดับนิวคลีโอไทด์ที่แน่นอน - ชิ้นส่วนเริ่มต้น เพื่อให้ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสเริ่มต้นขึ้น จำเป็นต้องใช้ไพรเมอร์ (หรือโพรบดีเอ็นเอ) นี่คือชิ้นส่วนสั้น ๆ ของสาย DNA ที่มีลำดับนิวคลีโอไทด์ที่กำหนด พวกมันเป็นส่วนเสริม (เช่น สอดคล้องกัน) กับบริเวณเริ่มต้นของ DNA ของกลุ่มตัวอย่าง
แน่นอน ในการสร้างไพรเมอร์ นักวิทยาศาสตร์ต้องศึกษาลำดับนิวคลีโอไทด์ของกรดนิวคลีอิกที่เกี่ยวข้องกับเทคนิคนี้ มันคือโพรบ DNA ที่ให้ความจำเพาะของปฏิกิริยาและการเริ่มต้นของมัน ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสจะไม่เกิดขึ้นหากไม่พบโมเลกุลของ DNA ที่ต้องการอย่างน้อยหนึ่งโมเลกุลในตัวอย่าง โดยทั่วไป ไพรเมอร์ข้างต้น ชุดของนิวคลีโอไทด์ และ DNA polymerase ที่ทนความร้อนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับปฏิกิริยาที่จะเกิดขึ้น อย่างหลังคือเอนไซม์ ซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการสังเคราะห์โมเลกุลกรดนิวคลีอิกใหม่ตามตัวอย่าง สารทั้งหมดเหล่านี้ รวมทั้งวัสดุชีวภาพซึ่งจำเป็นในการตรวจหา DNA จะถูกรวมเข้าเป็นส่วนผสมของปฏิกิริยา (สารละลาย) มันถูกวางไว้ในเทอร์โมสตัทพิเศษที่ให้ความร้อนและความเย็นอย่างรวดเร็วในช่วงเวลาที่กำหนด - รอบ ปกติมี 30-50.
ปฏิกิริยานี้ทำงานอย่างไร
สาระสำคัญอยู่ที่ความจริงที่ว่าในช่วงหนึ่งรอบไพรเมอร์จะติดอยู่กับส่วนที่ต้องการของ DNA หลังจากนั้นจะเพิ่มเป็นสองเท่าภายใต้การกระทำของเอนไซม์ จากสาย DNA ที่ได้นั้น ชิ้นส่วนใหม่และที่เหมือนกันของโมเลกุลจะถูกสังเคราะห์ในรอบต่อมา
ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสดำเนินไปตามลำดับ ประการแรกมีลักษณะเฉพาะด้วยการเพิ่มจำนวนผลิตภัณฑ์เป็นสองเท่าในแต่ละรอบการให้ความร้อนและความเย็น ในระยะที่สอง ปฏิกิริยาจะช้าลง เนื่องจากเอนไซม์ได้รับความเสียหายและสูญเสียกิจกรรมไปด้วย นอกจากนี้ ปริมาณสำรองของนิวคลีโอไทด์และไพรเมอร์จะหมดลง ในขั้นตอนสุดท้าย - ที่ราบสูง - ผลิตภัณฑ์ไม่สะสมอีกต่อไปเพราะน้ำยาหมด
ใช้ที่ไหน
ไม่ต้องสงสัยเลยว่าปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสพบการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางที่สุดในวงการแพทย์และวิทยาศาสตร์ มันถูกใช้ในชีววิทยาทั่วไปและเอกชน, สัตวแพทยศาสตร์, ร้านขายยาและแม้กระทั่งนิเวศวิทยา ยิ่งไปกว่านั้น ในระยะหลังพวกเขาทำเช่นนี้เพื่อตรวจสอบคุณภาพของผลิตภัณฑ์อาหารและสิ่งแวดล้อม ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในการปฏิบัติทางนิติเวชเพื่อยืนยันความเป็นพ่อและระบุตัวบุคคล ในทางนิติเวชและในบรรพชีวินวิทยา เทคนิคนี้มักจะเป็นทางออกเดียว เนื่องจากโดยปกติแล้วจะมี DNA เพียงเล็กน้อยสำหรับการวิจัย แน่นอนว่าวิธีการนี้ได้พบการนำไปใช้อย่างกว้างขวางในการแพทย์เชิงปฏิบัติ มันเป็นสิ่งจำเป็นในด้านต่างๆ เช่น พันธุกรรม โรคติดเชื้อ และโรคมะเร็ง