細胞生物學的方法與工具

聚合酶連鎖反應(PCR)

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假設你有一句珍貴的句子埋藏在一本厚重的書裡,而你需要這唯一一句話的數百萬份完全相同的拷貝來研究它。聚合酶連鎖反應對 DNA 做的正是這件事:從極微量、甚至看不見的某段特定 DNA 序列出發,它能在幾個小時內製造出數十億份拷貝。這台分子影印機,把微乎其微的 DNA 樣本變成了多到足以檢測和讀取的量。

PCR 透過反覆進行一個三步的溫度循環來工作。第一,把樣本加熱到接近沸騰,使雙鏈 DNA 分開成兩條單鏈。第二,降溫讓一種叫做引子的、人工定製的短 DNA 片段,黏附到你想複製的確切位置上,標出目標區域的起點和終點。第三,一種耐熱的複製酵素——DNA 聚合酶——以每條模板為藍本,構建出一條全新的互補鏈。每個循環都使目標拷貝數翻倍,所以約三十個循環之後,單獨一個起始分子就變成數億個——這是指數式增長,正因如此它才被稱為連鎖反應。

PCR 是有史以來最具影響力的實驗技術之一,曾贏得諾貝爾獎,並支撐著法醫中的 DNA 指紋鑑定、感染診斷(包括新冠病毒檢測)、遺傳病檢測以及幾乎所有遺傳學研究。它的強大也正是它的危險:由於它的擴增如此凶猛,哪怕單獨一個混入的污染 DNA 分子也會被複製數十億次,從而毀掉結果,所以一絲不苟的潔淨和恰當的對照不可或缺。PCR 只複製你的引子所瞄準的那一段特定序列,而不是隨機地複製整個基因組。

新冠病毒的 PCR 檢測把鼻拭子中病毒遺傳物質的一小段擴增數百萬倍;如果目標序列存在,它就會增殖到足以被檢測出來,從而提示感染。

每個循環使目標翻倍——把單獨一個分子變成數十億份拷貝。

PCR 極端的靈敏度也是它的陷阱:哪怕一個混入的污染 DNA 分子也會同樣被擴增數十億次,所以陽性結果在被採信之前,需要潔淨的操作和恰當的對照。

又稱
PCRDNA amplification聚合酶链反应核酸擴增