Nowa odsłona techniki PCR

Nowa technologia opracowana na amerykańskim UC Berkeley pozwala na obniżenie kosztów i skrócenie czasu wykonywania analiz w ramach jednej z najpopularniejszych technik laboratoryjnych, jaką jest PCR (reakcja łańcuchowa polimerazy). Kluczową cechą nowej technologii jest generowanie impulsów świetlnych przyspieszających ogrzewanie próbek. Dzięki temu analizę można wykonać w ciągu kilku minut zamiast ponad godziny czasu.

Test PCR, w trakcie którego pojedyncza sekwencja DNA jest kopiowana w tysiącach czy nawet milionach kopii, znalazł szerokie zastosowanie w genomice, począwszy od klonowania, kryminalistyki, po testy na potwierdzenie ojcostwa. PCR jest stosowana w wielu analizach medycznych, m. in. służy do wykrywania chorób dziedzicznych. O tym, jak duże znaczenie ma PCR, świadczy fakt przyznania w 1993 roku Nagrody Nobla jej wynalazcom: Kary'emu Mullisowi i Michaleowi Smith'owi.

W ostatnim czasie naukowcom z UC Berkeley za pomocą diod LED udało się podgrzać elektrony na granicy cienkiej powłoki złota (120nm) i roztworu DNA w tempie 30,5 stopni Celsjusza na sekundę. Podobnie tempo chłodzenia było również bardzo szybkie – wynosiło 24,4 st. C. Tak szybkie ogrzewanie możliwe jest dzięki plazmonice, czyli oddziaływaniu światła z wolnymi elektronami na powierzchni metalu, które pod wpływem promieni światła są wzbudzane i zaczynają oscylować generując ciepło. Kiedy światło zostaje wyłączone oscylacje i ogrzewanie zanika.

Szybkie ogrzewanie jest to o tyle ważne, że w konwencjonalnym PCR czas ogrzewania i chłodzenia ma decydujące znaczenie dla trwania analizy. Takich cykli w 3 różnych temperaturach potrzeba aż 30, aby zwiększyć liczbę sekwencji DNA w procesie rozpadu podwójnej helisy DNA i przyłączania pojedynczych nici z primera. Z każdym cyklem ogrzewania-chłodzenia liczba cząsteczek DNA podwaja się.

Dzięki skróceniu czasu analizy i wykorzystaniu diod LED możliwe jest opracowanie przenośnego zestawu do analiz PCR, który można by było wykorzystać poza laboratoriami i szybciej wykrywać choroby.

(pj)