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Polymerase Chain Reaction (Polymerasekettenreaktion)
Der beste Beweis dafür, daß geniale Ideen oft verblüffend einfach sind, ist die PCR. Bis zu ihrer Entdeckung bereitete die Präparation von DNA aus geringen Mengen biologischen Materials große Probleme. Heutzutage ist das kein Problem mehr. Bei Entwicklung der PCR sah man wieder einmal der Natur über die Schulter: Man nimmt eine doppelsträngige Ausgangs-DNA - ein einziges Molekül reicht theoretisch aus - und erhöht die Temperatur so lange, bis sich die beiden Einzelstränge voneinander trennen. Dann gibt man kurze synthetische DNA-Fragmente hinzu, die zu den Enden auf den Einzelsträngen komplementär sind und beim Abkühlen an diese binden (Hybridisierung). Es bilden sich kurze Doppelstrangabschnitte, die als Startpunkte für eine Auffüllreaktion dienen, bei der ähnlich wie bei der DNA-Replikation in vivo ein Einzelstrang zum Doppelstrang ergänzt wird. Nur daß die Reaktion diesmal im Reagenzglas, also in vitro, abläuft.
Die für PCR-Reaktion benötigten Enzyme und Chemikalien sind alle käuflich. Da die kurzen synthetischen DNA-Fragmente als Starter für die Auffüllreaktion fungieren werden sie als "Primer" bezeichnet. Nach beendeter Reaktion sind aus den zwei getrennten Einzelsträngen zwei Doppelstränge geworden, die identisch sind. Eine Replikation der DNA in vitro also. Jetzt kann man das Spiel wiederholen und nochmals die Temperatur erhöhen, dann die Einzelstränge nach Abkühlung mit den Primern hybridisieren und zu Doppelsträngen auffüllen um schließlich vier Doppelstränge zu erhalten.
Nach ca. 20 Zyklen hat man eine millionenfache Anreicherung des zwischen den Primern liegenden DNA-Abschnitts erreicht! Besonders leistungsfähig wird die Methode durch den Einsatz von temperaturstabilen Enzymen aus hitzeliebenden Bakterien. Für die beschriebene zellfreie Vermehrung eines DNA-Moleküls werden heute eine Vielzahl von Automaten angeboten.
Quelle: Deutsche Gesellschaft für Chemisches Apparatewesen, Chemische Technik und Biotechnologie e.V.
Letztes Update dieser Seite: 19.05.2002
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