Имя ему СПИД

Аббревиатура ПЦР расшифровывается «полимеразная цепная реакция». За создание этого потрясшего мир метода ее первооткрывателю Керри Мюллису в 1993 г. была присуждена Нобелевская премия. Все гениальное — просто. Это можно сказать и о ПЦР. За свою чувствительность, изящность и точность новый метод с быстротой молнии распространился по всему миру. B настоящее время ПЦР используется для проведения научных и практических исследований, но прежде всего этот метод нашел широкое применение в области вирусной и микробиологической диагностики. ПЦР позволяет найти в исследуемом клиническом материале небольшой участок генетической информации (несколько десятков — несколько сотен пар нуклеотидов ДНК или РНК) любого организма, содержащийся в следовых количествах среди огромного количества нуклеотидных последовательностей иной природы, и быстро многократно размножить его.

ПЦР имеет мало общего с хорошо всем известной ядерной цепной реакцией, происходящей при делении атомных ядер под действием нейтронов. Общность заключается только в том, что в обоих случаях реакция цепная, т. е. очень сложная, усиливающаяся в геометрической прогрессии. По сути дела, метод ПЦР имитирует в пробирке естественную репликацию ДНК, только повторяющуюся с огромной скоростью и столько раз, сколько это необходимо исследователю. Метод включает несколько этапов: расплетание двойной спирали ДНК, расхождение нитей ДНК и последующее комплементарное дополнение (достройку) обеих с помощью специального фермента. Репликация ДНК может начаться не в любой точке, а только в определенных стартовых блоках — коротких двунитевых участках. Для того чтобы осуществить такой процесс в пробирке, используют две генетические пробы (праймеры), которые и служат в качестве затравки для синтеза второй цепи на однонитевой ДНК. Праймеры — это искусственно синтезированные короткие нуклеотидные последовательности (15–30 нуклеотидов), комплементарные концам размножаемых (амплифицируемых) участков нитей ДНК. Понятно, что, чтобы иметь нужные праймеры, необходимо знать нуклеотидную последовательность того участка ДНК, который требуется размножить. Суть метода ПЦР отображена на рис. 28 .

^{Рис. 28. Метод ПЦР весьма чувствительный, его проведение требует большой предосторожности. Необходимые пояснения см. на рисунке и в тексте.}

Сначала двунитевую ДНК нагревают до температуры около 100^о С. При этом комплементарные нити ДНК расходятся между собой (ученые говорят — ДНК денатурирует). Затем к обеим нитям ДНК по принципу комплементарности присоединяют искусственно синтезированные праймеры, в результате чего образуются короткие двунитевые «стартовые» участки. Далее в действие вступает специфический бактериальный фермент — Taq-полимераза. Кроме способности синтезировать ДНК эта полимераза обладает еще одной важной особенностью: она устойчива к высоким температурам, при которых другие белки теряют свои свойства. Термоустойчивая полимераза осуществляет in vitro (т. е. в пробирке) синтез вторых цепей ДНК на каждой из двух денатурированных цепей. После нового прогрева до 100^о С уже вновь синтезированные фрагменты ДНК служат в качестве матрицы для синтеза новых нитей в следующем цикле амплификации — это и есть цепная реакция ПЦР. В результате такого «тиражирования» в пробирке уникальных участков генов вируса или бактерий за два-три часа количество копий фрагмента ДНК увеличивается в геометрической прогрессии, и через 25 циклов амплификации синтезируется 10⁶ копий фрагмента. Такое количество ДНК уже достаточно, чтобы визуально ее регистрировать с помощью простых приемов, которые уже давно используются молекулярными биологами.