מה זה PCR ולמה זה חשוב?

PCR, או תגובת שרשרת פולימראז, היא טכניקה המשמשת להגברת רצפי DNA.הוא פותח לראשונה בשנות ה-80 על ידי קארי מוליס, שזכה בפרס נובל בכימיה ב-1993 על עבודתו.PCR חולל מהפכה בביולוגיה מולקולרית, ואיפשר לחוקרים להגביר DNA מדגימות קטנות וללמוד אותו בפירוט.

PCR הוא תהליך בן שלושה שלבים המתרחש במחזור תרמי, מכונה שיכולה לשנות במהירות את הטמפרטורה של תערובת תגובה.שלושת השלבים הם דנטורציה, חישול והרחבה.
 
בשלב הראשון, דנטורציה, ה-DNA הדו-גדילי מחומם לטמפרטורה גבוהה (בדרך כלל סביב 95 מעלות צלזיוס) כדי לשבור את קשרי המימן שמחזיקים את שני הגדילים יחד.כתוצאה מכך נוצרות שתי מולקולות DNA חד-גדיליות.
 
בשלב השני, חישול, הטמפרטורה יורדת לסביבות 55 מעלות צלזיוס כדי לאפשר לפריימרים להיצמד לרצפים המשלימים ב-DNA החד-גדילי.פריימרים הם חלקים קצרים של DNA שנועדו להתאים לרצפי העניין ב-DNA היעד.
 
בשלב השלישי, הארכה, הטמפרטורה מוגברת לסביבות 72 מעלות צלזיוס כדי לאפשר ל-Taq פולימראז (סוג של DNA פולימראז) לסנתז גדיל DNA חדש מהפריימרים.ה-Taq פולימראז מופק מחיידק שחי במעיינות חמים ומסוגל לעמוד בטמפרטורות הגבוהות המשמשות ב-PCR.

לאחר מחזור אחד של PCR, התוצאה היא שני עותקים של רצף ה-DNA של המטרה.על ידי חזרה על שלושת השלבים במשך מספר מחזורים (בדרך כלל 30-40), ניתן להגדיל את מספר העותקים של רצף ה-DNA היעד באופן אקספוננציאלי.המשמעות היא שאפילו כמות זעירה של DNA מתחיל יכול להיות מוגבר כדי לייצר מיליוני או אפילו מיליארדי עותקים.

 
ל-PCR יש יישומים רבים במחקר ובאבחון.הוא משמש בגנטיקה לחקר תפקודם של גנים ומוטציות, בזיהוי פלילי לניתוח עדויות DNA, באבחון מחלות זיהומיות כדי לזהות נוכחות של פתוגנים, ובאבחון טרום לידתי כדי לסנן הפרעות גנטיות בעוברים.
 
PCR הותאם גם לשימוש במספר וריאציות, כגון PCR כמותי (qPCR), המאפשר למדוד את כמות ה-DNA ו-PCR לשעתוק הפוך (RT-PCR), אשר ניתן להשתמש בו להגברת רצפי RNA.

למרות היישומים הרבים שלו, ל-PCR יש מגבלות.זה דורש ידע של רצף היעד ועיצוב של פריימרים מתאימים, והוא יכול להיות מועד לשגיאות אם תנאי התגובה אינם אופטימליים כראוי.עם זאת, עם תכנון וביצוע ניסויים קפדניים, PCR נשאר אחד הכלים החזקים ביותר בביולוגיה מולקולרית.