Polymerasekædereaktion (PCR) og dens videnskabelige slægtning, kloning af udtrykte gener, er to bioteknologiske gennembrud i 1970'erne og 1980'erne, der fortsat spiller vigtige roller i bestræbelserne på at forstå sygdom. Begge disse molekylære teknologier giver forskerne midlerne til at fremstille mere DNA på forskellige måder.
Historie
Molekylærbiolog Kary Mullis revolutionerede genvidenskaben, da han blev udtænkt af polymerasekædereaktionen (PCR) i foråret 1983, hvilket gav ham Nobelprisen i kemi i 1993. Dette gennembrud kom i hælene på kloningsforskning, der går tilbage til 1902. Der skete ingen større fremskridt med kloning indtil november 1951, da et team af forskere i Philadelphia klonede et frøembryo. Det store gennembrud fandt sted den 5. juli 1996, da forskere klonede ”Dolly” lam fra en frossen mælkecelle.
PCR og kloning
Kloning er simpelthen at skabe en levende organisme fra en anden og skabe to organismer med de samme nøjagtige gener. PCR gør det muligt for forskere at producere milliarder af kopier af et stykke DNA inden for få timer. Selvom PCR påvirker kloningsteknologi ved at producere store mængder DNA, der kan klones, står PCR overfor besvær med kontaminering, hvor en prøve med uønsket genetisk materiale også kan replikeres og producere forkert DNA.
Sådan fungerer PCR
PCR-processen involverer nedbrydning af DNA ved opvarmning af det, hvilket afvikler DNA-dobbelthelixen i separate enkeltstrenge. Når disse tråde er adskilt, læser et enzym kaldet DNA-polymerase nukleinsyresekvensen og producerer en duplikatstreng af DNA. Denne proces gentages igen og igen, idet mængden af DNA fordobles hver cyklus og DNA forøges eksponentielt, indtil millioner af kopier af det originale DNA oprettes.
Sådan fungerer kloning
DNA-kloning involverer først at isolere kilde- og vektor-DNA'et og derefter bruge enzymer til at skære disse to DNA'er. Dernæst binder forskere kildedNA til vektoren med et DNA-ligaseenzym, der reparerer splejsningen og skaber en enkelt DNA-streng. Dette DNA introduceres derefter i en værtsorganismecelle, hvor det vokser med organismen.
Ansøgninger
PCR er blevet et standardværktøj inden for retsmedicinsk videnskab, fordi det kan formere meget små DNA-prøver til test af flere kriminalitetslaboratorier. PCR er også blevet nyttigt for arkæologer til at studere evolutionær biologi hos forskellige dyrearter, inklusive prøver tusinder af år gamle. Kloningsteknologi har gjort det relativt let at isolere DNA-fragmenter, der indeholder gener for at studere genfunktion. Forsker mener, at pålidelig kloning kan bruges til at gøre landbruget mere produktivt ved at replikere de bedste dyr og afgrøder og også for at gøre medicinsk test mere nøjagtig ved at give testdyr, der alle reagerer på samme måde på det samme medicin.