(Augustus 2003)

De polymerase kettingreactie (PCR) is een belangrijk instrument voor vele toepassingen. Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt om een DNA-monster te amplificeren wanneer er niet genoeg is om te analyseren (b.v. een DNA-monster van een plaats delict, archeologische monsters), als een methode om een gen van belang te identificeren, of om te testen op ziekte.

De methode maakt gebruik van speciaal ontworpen primers die complementair zijn aan de sequentie die moet worden geamplificeerd. De primers leveren een startpunt voor de extensie van het DNA door een DNA-polymerase (gewoonlijk Taq- of Pfu-polymerase). De amplificatie wordt in cycli uitgevoerd. Eerst wordt het DNA-monster verwarmd om de dubbele strengen te scheiden. Het monster wordt langzaam afgekoeld, zodat de primers zich kunnen binden. Vervolgens wordt het monster bij 72°C geïncubeerd, zodat het DNA-polymerase de primers kan verlengen, waardoor een lange complementaire streng DNA ontstaat. Op deze manier wordt één dubbele streng DNA er 2, 2 worden er 4, 4 worden er 8 enzovoort.

Zie deze pagina voor een uitstekende demonstratie van PCR.

Hoe wordt PCR gebruikt?

PCR is een belangrijk hulpmiddel geworden voor medische diagnose. PCR kan bacteriën en virussen opsporen en identificeren die infecties veroorzaken zoals tuberculose, chlamydia, virale meningitis, virale hepatitis, HIV, cytomegalovirus en vele andere. Zodra primers zijn ontworpen voor het DNA van een specifiek organisme, is het gebruik van PCR om de aan- of afwezigheid van een ziekteverwekker in het bloed of weefsel van een patiënt op te sporen een eenvoudig experiment.

PCR wordt ook gebruikt bij genetische tests, om te bepalen of patiënten drager zijn van een genetische mutatie die aan hun kinderen kan worden doorgegeven (b.v. de mutatie die taaislijmziekte veroorzaakt) of om het ziekterisico bij de patiënten zelf te bepalen (b.v. een mutatie in het gen BRCA1 die een vrouw voorbestemt voor borst- of eierstokkanker). PCR wordt gebruikt om het gen te amplificeren, dat vervolgens wordt gesequenced om naar mutaties te zoeken.

PCR wordt gebruikt bij genoomsequencing, onder meer bij het Human Genome Project. Met behulp van willekeurige primers (geen specifieke sequentie) kan het volledige genoom van een organisme in stukjes worden geamplificeerd. Zodra de stukjes zijn geamplificeerd, moeten zij worden gerangschikt en vervolgens weer samengevoegd om de genoomsequentie te bepalen.

Wetenschappers kunnen informatie verzamelen over evolutionaire verwantschappen met behulp van PCR op oude monsters. Genen van verschillende verwante organismen worden geamplificeerd, gesequenced en vervolgens geanalyseerd op overeenkomsten/verschillen. Als twee organismen zeer vergelijkbare genetische sequenties hebben, zijn ze hoogstwaarschijnlijk nauw verwant.

(Art by Fan Sozzi)