擴增、定序與核酸分析
聚合酶連鎖反應(polymerase chain reaction)
/ PCR, say P-C-R /
假設在一座巨大的圖書館裡某處寫著一句模糊不清的句子,而你需要這句話的數百萬份乾淨副本,才能讀它或拿它做實驗。PCR就是一台專為DNA服務的分子影印機:從極少量的目標序列出發,它能在試管裡、不借助任何活細胞,在兩三個小時內複製出數十億份這段序列。
PCR靠重複一個簡單的三步循環來運作,通常重複25到40次。第一步把DNA加熱到約95攝氏度,使兩條鏈分開(變性)。第二步降溫,讓兩段實驗室合成的短DNA(稱為引物)分別貼到目標區域兩端的兩條鏈上(退火)。第三步由一種耐熱的DNA複製酶——Taq聚合酶——沿模板延伸每條引物,合成一條全新的互補鏈(延伸)。每個循環大致使目標拷貝數翻倍,因此數量呈指數增長:n個循環後約有2的n次方份拷貝。兩條引物決定了擴增的目標——只有引物之間(含引物)的DNA才會被擴增。
PCR由凱利·穆利斯於1983年發明,徹底改變了生物學:它讓你能從拭子裡檢出病毒、為犯罪現場的DNA做鑑定、診斷遺傳病、或為選殖準備一個基因,全都只需極微量的樣品。但它的威力也是它的危險所在。PCR會複製存在的任何匹配模板,包括雜入的污染DNA。哪怕只有一個錯誤DNA分子,或上一次反應殘留的產物,都可能被擴增成強烈的假信號——這正是為什麼PCR實驗室裡乾淨的操作和恰當的對照絕非可有可無。
要從鼻拭子裡檢出某種病毒,實驗室會挑選兩條引物,分別夾住該病毒基因組中獨有的一段序列。若病毒存在,這段序列就被擴增數十億倍而變得易於檢測;若不存在,引物沒有可複製的對象,反應便保持沉默。
PCR把單個目標分子變成可檢測的拷貝之山。
PCR會擴增任何與引物匹配的模板,而不只是你想要的那個——污染(包括實驗室自己上一次的產物)是假陽性最常見的原因,所以陰性對照是必須的。
又稱
另見