Polymerázová řetězová reakce (PCR) a její vědecký příbuzný, klonování exprimovaných genů, jsou dva biotechnologické průlomy sedmdesátých a osmdesátých let, které i nadále hrají významnou roli ve snaze o pochopit nemoc. Obě tyto molekulární technologie dávají vědcům prostředky k vytváření více DNA různými způsoby.
Dějiny
Molekulární biolog Kary Mullis způsobil revoluci v genové vědě, když na jaře roku 1983 představil polymerázovou řetězovou reakci (PCR), která mu v roce 1993 vynesla Nobelovu cenu za chemii. Tento průlom přišel na úkor výzkumu klonování, který sahá až do roku 1902. K zásadnímu pokroku v klonování nedošlo až do listopadu 1951, kdy tým vědců ve Filadelfii klonoval embryo žáby. Velký průlom nastal 5. července 1996, kdy vědci naklonovali „Dolly“ jehněčího ze zmrzlé prsní buňky.
PCR a klonování
Klonování znamená jednoduše vytvořit jeden živý organismus z druhého a vytvořit dva organismy se stejnými přesnými geny. PCR umožňuje vědcům produkovat miliardy kopií kousku DNA během několika hodin. Ačkoli PCR ovlivňuje technologii klonování produkcí velkého množství DNA, které lze klonovat, PCR čelí obtížnost kontaminace, kdy může být také replikován vzorek s nežádoucím genetickým materiálem a produkován špatná DNA.
Jak funguje PCR
Proces PCR zahrnuje rozbití DNA zahřátím, které odvíjí dvojitou šroubovici DNA do samostatných jednoduchých řetězců. Jakmile jsou tato vlákna oddělena, enzym zvaný DNA polymeráza čte sekvenci nukleové kyseliny a produkuje duplikát řetězce DNA. Tento proces se opakuje znovu a znovu, zdvojnásobuje množství DNA v každém cyklu a zvyšuje DNA exponenciálně, dokud nevzniknou miliony kopií původní DNA.
Jak funguje klonování
Klonování DNA zahrnuje nejprve izolaci zdrojové a vektorové DNA a poté použití enzymů k rozřezání těchto dvou DNA. Vědci dále spojí zdrojovou DNA s vektorem pomocí enzymu DNA ligázy, který opraví spoj a vytvoří jediný řetězec DNA. Tato DNA je poté zavedena do buňky hostitelského organismu, kde roste s organismem.
Aplikace
PCR se stala standardním nástrojem ve forenzní vědě, protože může množit velmi malé vzorky DNA pro laboratorní testování více zločinů. PCR se také stala užitečnou pro archeology ke studiu evoluční biologie různých druhů zvířat, včetně vzorků starých tisíce let. Klonovací technologie umožnila relativně snadnou izolaci fragmentů DNA, které obsahují geny, ke studiu funkce genů. Vědci se domnívají, že spolehlivé klonování může být použito pro zvýšení produktivity zemědělství replikací nejlepších zvířat a plodiny a také zpřesnit lékařské testování poskytnutím testovacích zvířat, která reagují stejným způsobem na stejné lék.