Polymerázová reťazová reakcia - liečba, účinky a riziká

The Polymerická reťazová reakcia predstavuje metódu z molekulárnej biológie, ktorá duplikuje časti genetického materiálu (deoxyribonukleová kyselina, DNA). Milióny identických kópií sú vyrobené z najmenšieho množstva DNA. Týmto spôsobom sú k dispozícii množstvá dostatočné na rôzne vyšetrovania.

Obsah

Čo je to polymerázová reťazová reakcia?

Pojem polymerázová reťazová reakcia (anglicky: Polymerase Chain Reaction, PCR) popisuje in vitro (latinsky: in glass) konverziu pomocou enzýmu, polymerázy (DNA polymerázy), ktorá vedie k duplikácii určitých génových sekvencií. Produkt reakcie je tiež východiskovou látkou pre nový cyklus tejto reakcie. Počet molekúl sa zdvojnásobí a zároveň slúži ako šablóna pre nový cyklus. Jeden hovorí o exponenciálnom znásobení.

Prebieha v laboratóriu pri vysokej rýchlosti niekoľkých minút, podobne ako pri reťazovej reakcii. V tomto laboratórnom procese sa počas replikácie napodobňuje duplikácia genetickej informácie (DNA), ku ktorej dochádza v prírodných podmienkach. Za objaviteľa tohto procesu sa považuje americký chemik K. B. Mullis. Túto metódu syntézy DNA predstavil v roku 1983 a o desať rokov neskôr dostal Nobelovu cenu za chémiu.

Funkcia, efekt a ciele

Tieto rezy typicky nepresahujú tri tisíc párov báz, v porovnaní s asi dvakrát tri miliardami párov báz na jednu sadu ľudských chromozómov. Pre polymerázovú reťazovú reakciu je potrebný jedno alebo dvojvláknový reťazec DNA, ktorého štruktúra musí byť známa aspoň čiastočne. Okrem enzýmu, polymerázy, sa používajú dva primery. Toto sú stavebné kamene DNA, ktoré slúžia ako počiatočný a konečný bod. Vyznačujú sa postupnosťou, ktorá sa presne zhoduje s oblasťou, ktorá sa má zosilniť.

V laboratóriu sa polymerázová reťazová reakcia uskutočňuje v programovateľnom vyhrievacom bloku. Potrebné zložky, ako je polymeráza, základný náter, stavebné prvky na vytvorenie nového vlákna (deoxyribonukleozid trifosfát) a ióny horčíka sa spoja v tlmivom roztoku. Teplotno-časový program pre reakciu začína denaturáciou pri teplote nad 94 ° C. Dvojvláknová DNA je štiepená a je jednovláknová. V ďalšom kroku, asi pri 70 ° C, je primér naviazaný na génovú sekvenciu a tvorí východiskový bod pre enzýmovú reakciu. Polymeráza odtiaľ syntetizuje komplementárne vlákno.

Potom sa začína nový cyklus, ktorý sa opäť skladá z troch krokov denaturácie, väzby primerov a syntézy reťazca DNA. Polymerázová reťazová reakcia sa používa v súdnom lekárstve, klinickej diagnostike a klinickom výskume. V kriminalistike sa DNA získava z kože, slín, vlasov, spermií alebo krvi z miest činu a po amplifikácii sa porovnáva so známymi vzorkami a používa sa na identifikáciu určitých ľudí.

Pomocou tohto genetického odtlačku prsta možno otcovstvo objasniť aj v upravenom prístupe. Pri diagnostike chorôb sa postihnuté gény overujú pomocou polymerázovej reťazovej reakcie. Niektoré bakteriálne choroby je možné klasifikovať rozpoznávaním špecifických sekvencií. Vírusové ochorenia možno charakterizovať, keď sa vírusová DNA alebo RNA prevedie a amplifikuje. Služba darcovstva krvi je schopná zistiť hepatitídu alebo choroby sprostredkované HIV vo veľmi skorom štádiu.

V diagnostike nádorov sa používa na identifikáciu nádorových buniek. To umožňuje klasifikovať nádor, hodnotiť priebeh ochorenia, úspešnosť liečby a prognózu. Pri výskume sa polymerázová reťazová reakcia používa na identifikáciu génov, ktoré súvisia s rôznymi chorobami. Na klonovanie génov, ktoré sa nemá porovnávať s klonovaním organizmu, sa gén rozmnožuje skôr, ako sa prenesie do iných organizmov vo vektore (latinsky: cestovateľ, nosič). Môžu slúžiť ako modely na lepšie štúdium chorôb alebo na produkciu bielkovín, ktoré sa dajú použiť ako lieky.

Lieky nájdete tu

Riziká a nebezpečenstvá

Pomocou tejto metódy nie je možné reprodukovať úplne neznáme sekvencie. Potom môžu byť produkty amplifikácie vizualizované. Ak očakávaný signál nie je viditeľný, hoci hľadaná sekvencia bola prítomná, existuje falošne negatívny výsledok. Najčastejšie je to dôsledok zle alebo zle optimalizovaných reakčných podmienok. Tieto musia byť určené v závislosti od cieľovej sekvencie. Na tento účel sa testujú rôzne teplotné a časové profily, sekvencie primérov a množstvá, ako aj koncentrácie ďalších látok v reakčnej zmesi. Falošné pozitívne výsledky sa prejavia ako signály, ktoré nemožno priradiť požadovanému produktu.

Kontaminácia DNA od skúšajúceho alebo z iného zdroja, ako je zdroj, ktorý sa má analyzovať, spôsobuje veľké problémy. DNA bakteriálneho pôvodu ovplyvňuje aj výsledok polymerázovej reťazovej reakcie. Použitím rukavíc a zvýšenou opatrnosťou je možné takýmto chybám zabrániť a o zosilnených výrobkoch možno urobiť spoľahlivé vyhlásenia.

nafúknuť

Alberts, B. a kol.: Molecular Biology of the Cell. 4. vydanie. Wiley-VCH., Weinheim 2003
Clark, D.P .: Molekulárna biológia: Originál s prekladovými pomôckami. Spektrum Akademischer Verlag., Heidelberg 2006
Schartl, M., Human Biochemistry and Molecular Biology. 1. vydanie, Urban & Fischer Verlag, Mníchov 2009

Tiež by vás mohlo zaujímať

Na stránkach MedLexi.de publikujeme nielen informácie o zdraví, medicíne a wellness, ale sme nadšení aj zo súčasného lekárskeho výskumu a medicínskych technológií. S potešením skúmame všetky témy týkajúce sa pohody človeka a jeho zdravia a pre širokú verejnosť vysvetľujeme zložité medicínske problémy s vysokými novinárskymi štandardmi.

Lekárske odborné znalosti pre naše predmetové oblasti nám pomáhajú pripraviť zrozumiteľné znalosti pre vaše zdravie. Fakty zvedavo vyšetrujeme, kontrolujeme na základe aktuálnej situácie vo výskume a tiež skúmame každodennú lekársku prax. Vidíme sa ako sprostredkovatelia vedomostí medzi lekárom a pacientom.