Полимеразная цепная реакция (ПЦР) – современный метод исследования, основанный на увеличении малых концентраций фрагментов нуклеиновой кислоты в пробе. Метод применяется в медицине и ветеринарии при диагностике заболеваний, а также в науке, например, при анализе пищевой продукции на ГМО.
История открытия метода ПЦР
Метод ПЦР был открыт в 1983 году американским биохимиком Кэри Муллисом. В основе – работа другого американского биохимика Артура Корнберга, не нашедшая в свое время отклика у научного сообщества. Идея Муллиса заключалась в том, что необходимо распустить спираль молекулы ДНК на две нити при помощи высокой температуры и праймерами отметить уникальные для этого организма участки ДНК. Затем при помощи ДНК-полимеразы из двух нитей создается две новые молекулы ДНК, содержащие меченые праймеры. После чего оставалось только найти эти участки в диагностическом материале.
В 1993 году Муллис получил Нобелевскую премию по химии за открытие метода ПЦР.
Особенности метода
Метод основан на копировании фрагментов ДНК с помощью ДНК-полимеразы. В результате заданный фрагмент ДНК увеличивается в геометрической прогрессии и становится видимым для физических методов детекции.
Метод ПЦР широко используется в биологии и медицине, например, для диагностики заболеваний, установления отцовства, выделения новых генов и др. ПЦР позволяет определить наличие возбудителя заболевания даже в случаях, когда в пробе присутствует всего несколько молекул ДНК возбудителя.
Чувствительность метода ПЦР превосходит чувствительность иммунохимических и микробиологических методов. ПЦР особенно эффективен при диагностике трудно культивируемых, некультивируемых и скрыто существующих форм микроорганизмов.
Оборудование для ПЦР-лаборатории
В основном в ПЦР-лаборатории используется стандартный набор оборудования и расходных материалов:
- ламинарный бокс 2 класса защиты,
- центрифуга (можно вортекс),
- термостат на 65-95 °C,
- холодильник на 2-8 °С и на -20°С,
- дозаторы,
- вакуумный насос,
- пробирки,
- одноразовые наконечники для дозаторов (с аэрозольным фильтром и без фильтра),
- штативы для наконечников, пробирок и дозаторов,
- ПЦР-бокс,
- амплификатор.
Однако в зависимости от типа лаборатории возможны вариации. Например, в ПЦР-лаборатории реального времени используют соответствующий амплификатор, а в ПЦР-лаборатории по конечной точке на этапе пробоподготовки используют микроцентрифугу, а на этапе амплификации – флуоресцентный детектор.
Существует третий тип ПЦР-лаборатории – с учетом результатов в электрофорезном геле. Здесь добавляется третий этап исследования – этап детекции (электрофорез). На данном этапе используются источник тока, трансиллюминатор, камера для просмотра гелей с документирующией системой, персональный компьютер, дозатор переменного объема, столик для заливки гелей, гребенки, одноразовые наконечники для дозаторов без фильтра, штативы для дозатора, наконечников и пробирок, холодильник на 2-8°С, СВЧ-печь, стеклянные колбы и цилиндры.
