扩增、测序与核酸分析

聚合酶链反应(polymerase chain reaction)

/ PCR, say P-C-R /

假设在一座巨大的图书馆里某处写着一句模糊不清的句子,而你需要这句话的数百万份干净副本,才能读它或拿它做实验。PCR就是一台专为DNA服务的分子复印机:从极少量的目标序列出发,它能在试管里、不借助任何活细胞,在两三个小时内复制出数十亿份这段序列。

PCR靠重复一个简单的三步循环来工作,通常重复25到40次。第一步把DNA加热到约95摄氏度,使两条链分开(变性)。第二步降温,让两段实验室合成的短DNA(称为引物)分别贴到目标区域两端的两条链上(退火)。第三步由一种耐热的DNA复制酶——Taq聚合酶——沿模板延伸每条引物,合成一条全新的互补链(延伸)。每个循环大致使目标拷贝数翻倍,因此数量呈指数增长:n个循环后约有2的n次方份拷贝。两条引物决定了扩增的目标——只有引物之间(含引物)的DNA才会被扩增。

PCR由凯利·穆利斯于1983年发明,彻底改变了生物学:它让你能从拭子里检出病毒、为犯罪现场的DNA做鉴定、诊断遗传病、或为克隆准备一个基因,全都只需极微量的样品。但它的威力也是它的危险所在。PCR会复制存在的任何匹配模板,包括杂入的污染DNA。哪怕只有一个错误DNA分子,或上一次反应残留的产物,都可能被扩增成强烈的假信号——这正是为什么PCR实验室里干净的操作和恰当的对照绝非可有可无。

要从鼻拭子里检出某种病毒,实验室会挑选两条引物,分别夹住该病毒基因组中独有的一段序列。若病毒存在,这段序列就被扩增数十亿倍而变得易于检测;若不存在,引物没有可复制的对象,反应便保持沉默。

PCR把单个目标分子变成可检测的拷贝之山。

PCR会扩增任何与引物匹配的模板,而不只是你想要的那个——污染(包括实验室自己上一次的产物)是假阳性最常见的原因,所以阴性对照是必须的。

又称
PCR聚合酶链式反应DNA扩增