Článek

Historie PCR

Roche a PCR: zásadní vědecký objev


Polymerázová řetězová reakce (PCR) je považována za jeden z největších vědeckých pokroků 20. století.1 Je to snadná a rychlá metoda pro vytvoření neomezeného počtu kopií DNA z jediného původního vlákna. Na vytvoření milionů kopií úseku DNA stačí jen několik málo hodin. Zkopírovanou DNA lze pak spolehlivě používat v celé řadě testů k diagnostice nebo monitorování onemocnění, anebo k základnímu výzkumu v molekulární biologii.

 

Metoda PCR byla oceněna v roce 1993 Nobelovou cenou za chemii.

 

Evoluce a revoluce PCR

 

V roce 1983 vědec z Cetus Corporation Kary Mullis, PhD představil PCR jako metodu kopírování DNA a syntézy velkých množství specifické cílové DNA. Tým vědců ze společnosti Cetus rozpoznal, jaký potenciální dopad by mohla mít metoda PCR na molekulární biologii, a proto další dva roky zkoumal, vylepšoval a umožnil tak její praktické využití.

Metoda byla představena v roce 1985 na výročním setkání Americké asociace pro lidskou genetiku.2 Později tohoto roku byly výsledky úplně poprvé publikovány v časopisu American Association for the Advancement of Science.

Přerod metody PCR na dnešní technologie, umožnily dva významné pokroky – Taq polymeráza a PCR thermocycler.

V roce 1986 vědci ze společnosti Cetus izolovali Taq polymerázu z bakterie Thermus aquaticus, která se vyskytuje v horkých pramenech. Protože Taq polymeráza dokáže odolávat vysokým teplotám, odpadá potřeba zásahu člověka během reakcea proces je efektivnější a kratší. Bez enzymu odolávajícího teplu totiž nelze metodu PCR používat ve větším měřítku, protože by byl proces velmi těžkopádný.

Před Taq polymerázou se používala v druhém kroku PCR DNA polymeráza z bakterie E. coli. Tento enzym však nebyl schopen odolávat rychlému ohřevu a ochlazení. Při používání E. coli byla polymeráza v každém kroku reakce manuálně nahrazována, protože byla denaturovaná5.

V roce 1987 uvedla na trh biotechnologická společnost se sídlem v USA – PerkinElmer – PCR thermocycler. Jde o přístroj, ve kterém lze naprogramovat  ohřev a ochlazení PCR reakce podle potřeby. Tento pokrok ještě dále omezil nutnost zásahů člověka do reakce a vznikl elegantní, efektivní a plynulý proces.

 

Vznik divize molekulární diagnostiky Roche

V roce 1991 zakoupila společnost Roche práva na technologii PCR od společnosti Cetus a investovala do vyladění vědeckého postupu tak, aby bylo možné metodu používat v molekulární diagnostice k detekci onemocnění. Divize molekulární diagnostiky Roche zformulovala a vylepšila metodu PCR, a stala se v rámci této technologie jednoznačnou špičkou a průkopníkem.

Literatura

 

  1. Mark R. Hughes, Deputy Director of the National Center for Human Genome Research at the National Institutes of Health (Human Genome Project).
  2. Saiki RK, et al. A Novel Method for the Prenatal Diagnosis of Sickle Cell Anemia. Amer. Soc. Human Genetics. 1985.
  3. Saiki RK, et al. Enzymatic Amplification of β-globin Genomic Sequences and Restriction Site Analysis for Diagnosis of Sickle Cell Anemia. Science. 1985;230:1350-1354.
  4. Saiki RK, Gelfand DH, Stoffel S, et al. Primer-directed enzymatic amplification of DNA. Science. 1988;239:487-491.
  5. Saiki RK, Scharf S, Faloona F, et al. Enzymatic amplification of beta-globin genomic sequences and restriction site analysis for diagnosis of sickle cell anemia. Science. 1985;230(4732):1350–1354.