Polymerasekjedereaksjon (PCR) og dens vitenskapelige slektning, kloning av uttrykte gener, er to bioteknologiske gjennombrudd på 1970- og 1980-tallet som fortsetter å spille viktige roller i arbeidet med å forstå sykdom. Begge disse molekylære teknologiene gir forskere mulighet til å lage mer DNA på forskjellige måter.
Historie
Molekylærbiolog Kary Mullis revolusjonerte genvitenskapen da han ble oppfattet av polymerasekjedereaksjonen (PCR) våren 1983, som ga ham Nobelprisen i kjemi i 1993. Dette gjennombruddet kom i hælene på kloningsforskning som dateres tilbake til 1902. Ingen store fremskritt innen kloning skjedde før november 1951, da et team av forskere i Philadelphia klonet et froskembryo. Det store gjennombruddet skjedde 5. juli 1996, da forskere klonet "Dolly" lammet fra en frossen melkecelle.
PCR og kloning
Kloning er rett og slett å lage en levende organisme fra en annen, og skape to organismer med samme eksakte gener. PCR gjør det mulig for forskere å produsere milliarder kopier av et stykke DNA innen få timer. Selv om PCR påvirker kloningsteknologi ved å produsere store mengder DNA som kan klones, står PCR overfor vanskeligheter med forurensning, der en prøve med uønsket genetisk materiale også kan replikeres og produsere feil DNA.
Hvordan PCR fungerer
PCR-prosessen innebærer å bryte ned DNA ved å varme det opp, noe som avvikler DNA-dobbeltspiralen i separate enkeltstrenger. Når disse strengene er separert, leser et enzym kalt DNA-polymerase nukleinsyresekvensen og produserer en duplikat DNA-streng. Denne prosessen gjentas igjen og igjen, fordobler mengden DNA hver syklus og øker DNA eksponentielt til millioner av kopier av det opprinnelige DNA er opprettet.
Hvordan kloning fungerer
DNA-kloning innebærer først å isolere kilde- og vektor-DNA og deretter bruke enzymer til å kutte disse to DNA-ene. Deretter binder forskere kildedNA til vektoren med et DNA-ligaseenzym som reparerer spleisen og skaper en enkelt DNA-streng. Det DNA blir deretter introdusert i en vertsorganismecelle, der den vokser med organismen.
applikasjoner
PCR har blitt et standardverktøy innen rettsmedisin fordi det kan multiplisere veldig små DNA-prøver for flere laboratorietesting. PCR har også blitt nyttig for arkeologer å studere evolusjonsbiologien til forskjellige dyrearter, inkludert prøver tusenvis av år gamle. Kloningsteknologi har gjort det relativt enkelt å isolere DNA-fragmenter som inneholder gener for å studere genfunksjon. Forsker mener at pålitelig kloning kan brukes til å gjøre oppdrett mer produktivt ved å replikere de beste dyrene og avlinger og også for å gjøre medisinsk testing mer nøyaktig ved å skaffe forsøksdyr som alle reagerer på samme måte på det samme legemiddel.