Polimerazna verižna reakcija (PCR) in njen znanstveni sorodnik, kloniranje izraženih genov, sta dva biotehnoloških prebojev iz sedemdesetih in osemdesetih let, ki še naprej igrajo pomembno vlogo pri prizadevanjih za razumeti bolezen. Obe molekularni tehnologiji dajeta znanstvenikom možnost, da na različne načine ustvarijo več DNK.
Zgodovina
Molekularni biolog Kary Mullis je revolucionarno spremenil gensko znanost, ko je spomladi 1983 zasnoval verižno reakcijo s polimerazo (PCR), ki mu je leta 1993 prinesla Nobelovo nagrado za kemijo. Ta preboj je prišel na pot kloniranju raziskav, ki segajo v leto 1902. Nobenega večjega napredka pri kloniranju ni bilo do novembra 1951, ko je skupina znanstvenikov v Philadelphiji klonirala žabji zarodek. Velik preboj se je zgodil 5. julija 1996, ko so znanstveniki klonirali jagnjetino "Dolly" iz zamrznjene mlečne celice.
PCR in kloniranje
Kloniranje preprosto naredi en živi organizem iz drugega in ustvari dva organizma z enakimi natančno geni. PCR omogoča znanstvenikom, da v nekaj urah izdelajo milijarde kopij kosa DNK. Čeprav PCR vpliva na tehnologijo kloniranja tako, da proizvaja velike količine DNA, ki jih je mogoče klonirati, se PCR sooča z težave s kontaminacijo, kjer je mogoče tudi vzorec z neželenim genskim materialom ponoviti in izdelati napačna DNA.
Kako deluje PCR
Proces PCR vključuje razgradnjo DNA s segrevanjem, ki dvojno vijačnico DNA odvije v ločene posamezne verige. Ko se te verige ločijo, encim, imenovan DNA polimeraza, prebere zaporedje nukleinskih kislin in tvori dvojnik verige DNA. Ta postopek se ponavlja znova in znova, podvoji količino DNA v vsakem ciklu in eksponentno poveča DNK, dokler ne nastanejo milijoni kopij prvotne DNA.
Kako deluje kloniranje
Kloniranje DNA vključuje najprej izolacijo izvorne in vektorske DNA in nato uporabo encimov za rezanje teh dveh DNA. Nato znanstveniki vežejo izvorno DNA na vektor z encimom DNA-ligazo, ki popravi spojko in ustvari en sam DNA-sklop. Ta DNA se nato vnese v celico gostiteljskega organizma, kjer raste z organizmom.
Aplikacije
PCR je postalo standardno orodje v forenzični znanosti, saj lahko namnoži zelo majhne vzorce DNA za laboratorijsko testiranje z več zločini. PCR je postal koristen tudi za arheologe pri preučevanju evolucijske biologije različnih živalskih vrst, vključno s tisočletnimi vzorci. Tehnologija kloniranja je razmeroma enostavno izolirala fragmente DNA, ki vsebujejo gene, za preučevanje genske funkcije. Znanstveniki verjamejo, da lahko z zanesljivim kloniranjem kmetovanje postane produktivnejše z repliciranjem najboljših živali in pridelkov in tudi za natančnejše medicinsko testiranje z zagotavljanjem preskusnih živali, ki se na enak način odzivajo enako drog.