一、PCR應(yīng)用特點(diǎn)
1.操作簡(jiǎn)便目前PCR技術(shù)采用耐高溫Taq DNA聚合酶,并且在有電腦控制的DNA擴(kuò)增儀中進(jìn)行,使操作大為簡(jiǎn)化,一次加入的酶即可滿足反應(yīng)全過程。DNA擴(kuò)增儀能自動(dòng)迅速升降溫度,只需把反應(yīng)所需的全部材料混勻,置入儀器內(nèi),反應(yīng)便依所輸入的程序進(jìn)行。
2.省時(shí)應(yīng)用TaqDNA聚合酶時(shí),單核苷酸摻入速率較高,75~80℃時(shí),每個(gè)酶分子每秒鐘可完成150個(gè)核苷酸的合成。PCR每一周期需數(shù)分鐘,所以,一般常取用20~30個(gè)周期能使目的DNA達(dá)數(shù)到百萬倍擴(kuò)增的反應(yīng)只要數(shù)小時(shí)即可完成。在基因分離、突變體構(gòu)建、DNA測(cè)序等方面,PCR方法均較之常規(guī)法快速的多。例如,用常規(guī)方法建立cDNA庫(kù)或染色體DNA庫(kù)來分離基因,需花幾個(gè)月,用PCR方法只需1~2個(gè)月星期;用M13法構(gòu)建突變體需1~2個(gè)月,而PCR法只用數(shù)天;PCR方法擴(kuò)增的目的DNA片段可直接用作序列分析,較常用的通過克隆、培養(yǎng)擴(kuò)增、純化制備等步驟獲得測(cè)序片段更為簡(jiǎn)便。
3.靈敏度高PCR產(chǎn)物的生成是以指數(shù)方式增加的,所以欲擴(kuò)增pg量級(jí)的起始物到μg水平或放大真核細(xì)胞單拷貝基因,通過PCR方法都是不難完成的。PCR方法可用單、雙倍體細(xì)胞、一根頭發(fā)、甚至單一精子進(jìn)行DNA定型。
4.特異性強(qiáng)作為引物的寡核苷酸與模板結(jié)合的正確性是決定反應(yīng)產(chǎn)物是否特異的關(guān)鍵。Taq DNA聚合酶耐高溫的性質(zhì)使反應(yīng)中引物與模板退火的步驟可以在較高的溫度下進(jìn)行,結(jié)合的特異性大大增加,被擴(kuò)增的目的片段也能保持很高的正確程度。
5.對(duì)原始材料質(zhì)量要求低由于PCR技術(shù)有較高的靈敏度和特異性,故僅含微量(pg,ng)的目的DNA的粗制品或者總RNA,就可以用做反應(yīng)起始材料來獲取目的產(chǎn)物。部分降解的DNA材料也可以通過PCR多次反應(yīng)周期,最終得到所需的全長(zhǎng)DNA片段。
6.有一定程度的單核苷酸錯(cuò)誤摻入由于Taq DNA聚合酶缺乏3’→5’核酸外切酶活性,因而不能糾正反應(yīng)中發(fā)生的錯(cuò)誤的核苷酸摻入,標(biāo)準(zhǔn)條件下,其錯(cuò)誤摻入率可達(dá)1.25×10-4~1×10-5。但是,這種錯(cuò)誤并不意味著PCR產(chǎn)物一定會(huì)發(fā)生序列改變。Innis MA發(fā)現(xiàn),錯(cuò)誤摻入的堿基有終止鏈延伸的作用傾向,這就使得發(fā)生了的錯(cuò)誤不會(huì)再擴(kuò)大。醫(yī)學(xué)全.在線提供
二、PCR應(yīng)用領(lǐng)域
單克隆抗體技術(shù)曾使免疫學(xué)理論與實(shí)踐有了新的突破,近幾年來PCR技術(shù)使分子生物學(xué)及相關(guān)學(xué)科發(fā)生了一次方法學(xué)的革命。在不到10年的時(shí)間內(nèi),在以下幾個(gè)領(lǐng)域中PCR技術(shù)已具有實(shí)用價(jià)值,且其應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大中。
1.遺傳病的產(chǎn)前診斷 用胎兒羊膜細(xì)胞,羊水或甚至母血可以檢查胎兒的性別,這在與性染色體關(guān)聯(lián)遺傳病診斷中是必要的。對(duì)于高發(fā)的遺傳病,如地中海貧血、鐮刀狀細(xì)胞貧血、凝血因子缺乏、DMD等已在臨床應(yīng)用多年,為優(yōu)生優(yōu)育作了貢獻(xiàn),對(duì)于有遺傳傾向的疾病尤其是老年性疾病,如糖尿病、高血脂癥、甚至腫瘤中的一部分,均是當(dāng)前研究的重點(diǎn),近期內(nèi)可望有突破。
2.致病病原體的檢測(cè) 這些外源入侵的基因,一旦闡明其部分核酸序列,就可以設(shè)計(jì)引物或探針,用PCR、PT-PCR或雜交方法來檢測(cè),其范圍包括細(xì)菌、病毒、原蟲及寄生蟲、霉菌、立克次體、衣原體和支原體等一切微生物,PCR診斷的特點(diǎn)是可以選擇其基因中的保守區(qū)作通用檢測(cè),也可以選定差異較大的基因部位作分型檢測(cè)。既可以做一病原體的專用檢測(cè),也可以將有關(guān)病毒、細(xì)菌中不同的品種作一次多元檢測(cè)。而且檢測(cè)的靈敏度和特異性都遠(yuǎn)高于當(dāng)前的免疫學(xué)方法,所需時(shí)間也已達(dá)到臨床要求,這對(duì)于難于培養(yǎng)的病毒(乙肝),細(xì)菌(如結(jié)核、厭氧菌)和原蟲(如梅毒螺旋體)等來說尤為適用。
3.癌基因的檢測(cè)和診斷 雖然對(duì)癌基因的研究大部分還屬于基礎(chǔ)階段,但癌變是由基因變異所導(dǎo)致的這一基本事實(shí)已無庸置疑,所以癌基因、抗癌基因入抗轉(zhuǎn)移基因的研究,離開分子水平的診斷手段是無法進(jìn)行的,臨床上已可應(yīng)用的例子有白血病殘留細(xì)胞的定量(包括慢粒和急粒),肺癌中P53及Rb等抗癌基因的失活,神經(jīng)質(zhì)瘤N-myc基因的激活和表達(dá)。通過原位雜交觀察特定癌基因及抗轉(zhuǎn)移基因的植入和反義寡核苷酸對(duì)強(qiáng)表達(dá)癌基因的阻斷均已成為近代基因治療的著眼點(diǎn)。
4.DNA指紋、個(gè)體識(shí)別、親子關(guān)系鑒別及法醫(yī)物證 這一為公、檢、法部分所矚目的課題已經(jīng)在某些國(guó)家取得法律認(rèn)可。肌紅蛋白小衛(wèi)星基因,β-珠蛋白基因、ApoB基因等的多肽性和重復(fù)次數(shù)的差異都被應(yīng)用于鑒定,其靈敏度已達(dá)到一根頭發(fā)、一個(gè)細(xì)胞、一個(gè)精子取得個(gè)體特征圖譜,這一領(lǐng)域也已發(fā)展到骨髓或臟器移植配型及動(dòng)物種系的研究中。
5.動(dòng)、植物檢疫 靈敏、特異、快速診斷檢測(cè)方法是我國(guó)進(jìn)出口口岸的門衛(wèi),檢查出入國(guó)門的人員、動(dòng)、植物(種畜、種籽)等是否攜帶烈性傳染病(艾滋、動(dòng)物病毒、植物病毒等)病原體,食品、飼料等是否帶沙門氏菌等均需要基因診斷手段將這些病菌拒之于國(guó)門之外,是提高我國(guó)綜合國(guó)力的必要保證。
6.高科技生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用 在轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物中檢查植入基因的存在。PCR技術(shù)尚可應(yīng)用于基因拼接、測(cè)序等領(lǐng)域。