Полимеразната верижна реакция (PCR) и нейният научен роднина, клонирането на експресирани гени, са две биотехнологични пробиви от 70-те и 80-те години, които продължават да играят значителна роля в усилията за разбирам болестта. И двете молекулярни технологии дават на учените средствата да създават повече ДНК по различни начини.
История
Молекулярният биолог Кари Мулис направи революция в генната наука, когато замисли полимеразната верижна реакция (PCR) през пролетта на 1983 г., която му донесе Нобелова награда за химия през 1993 г. Този пробив се случи по време на изследванията за клониране, датиращи от 1902 г. Никакъв голям напредък в клонирането не се случи до ноември 1951 г., когато екип от учени във Филаделфия клонира жабен ембрион. Големият пробив се случи на 5 юли 1996 г., когато учените клонираха агнешкото „Доли“ от замразена млечна клетка.
PCR и клониране
Клонирането просто прави един жив организъм от друг, създавайки два организма с едни и същи гени. PCR дава възможност на учените да произведат милиарди копия на парче ДНК в рамките на часове. Въпреки че PCR въздейства върху технологията на клониране, като произвежда големи количества ДНК, които могат да бъдат клонирани, PCR е изправен пред трудност от замърсяване, където проба с нежелан генетичен материал също може да бъде репликирана и да произведе грешна ДНК.
Как работи PCR
Процесът на PCR включва разграждане на ДНК чрез нагряване, което размотава двойната спирала на ДНК на отделни единични вериги. След като тези вериги се разделят, ензим, наречен ДНК полимераза, отчита последователността на нуклеиновите киселини и произвежда дублирана верига на ДНК. Този процес се повтаря отново и отново, удвоявайки количеството ДНК за всеки цикъл и увеличавайки ДНК експоненциално, докато не бъдат създадени милиони копия на оригиналната ДНК.
Как работи клонирането
ДНК клонирането включва първо изолиране на източника и векторната ДНК и след това използване на ензими за изрязване на тези две ДНК. След това учените свързват изходната ДНК с вектора с ДНК лигазен ензим, който възстановява снаждането и създава единична ДНК верига. След това тази ДНК се въвежда в клетката на организма гостоприемник, където тя расте заедно с организма.
Приложения
PCR се превърна в стандартен инструмент в криминалистиката, тъй като може да умножи много малки проби от ДНК за лабораторни тестове за множество престъпления. PCR също е станало полезно за археолозите за изучаване на еволюционната биология на различни животински видове, включително проби на хиляди години. Технологията за клониране улесни сравнително лесното изолиране на ДНК фрагменти, които съдържат гени за изследване на генната функция. Учените вярват, че надеждното клониране може да се използва, за да направи земеделието по-продуктивно чрез възпроизвеждане на най-добрите животни и култури, а също и да направят медицинските тестове по-точни, като предоставят опитни животни, които реагират по един и същи начин на едно и също лекарство.