PCR儀的發(fā)展歷程和原理分析

        1971年Kleppe等人在Journal of molecular biology上發(fā)表文章準(zhǔn)確、精煉、客觀的闡述了PCR方法，1976年一種從嗜熱水生菌（Thermus aquaticus）分離得到的熱穩(wěn)定的DNA依賴的DNA聚合酶的應(yīng)用大大增加了PCR的效率。而現(xiàn)今所發(fā)展出來(lái)的PCR則是源于由Saiki和Mullis等人于1988年發(fā)表在Science上的一篇論文。

        到如今，PCR方法愈發(fā)趨向自動(dòng)化，并從中衍生出更多的新技術(shù)方法，可以說，PCR技術(shù)是支撐現(xiàn)代分子生物學(xué)發(fā)展的一塊重要基石。這種技術(shù)的廣泛應(yīng)用催生了一個(gè)龐大的市場(chǎng)，多個(gè)公司均有各種類型的商品化PCR儀出售。
 

        PCR原理：DNA的半保留復(fù)制是生物進(jìn)化和傳代的重要途徑。雙鏈DNA在多種的作用下可以變性解鏈成單鏈，在DNA聚合酶的作用下，以單鏈為模版，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則復(fù)制成新的單鏈，與模版配對(duì)成為雙鏈分子拷貝。在體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，DNA在高溫時(shí)也可以發(fā)生變性解鏈，當(dāng)溫度降低后又可以復(fù)性成為雙鏈。因此，通過溫度變化控制DNA的變性和復(fù)性，并設(shè)計(jì)與模板DNA的5’端結(jié)合的兩條引物，加入DNA聚合酶、dNTP就可以完成特定基因的體外復(fù)制，多次重復(fù)“變性解鏈-退火-合成延伸”的循環(huán)就可以以幾何級(jí)數(shù)大量擴(kuò)增特定的基因。而發(fā)現(xiàn)耐熱DNA聚合酶對(duì)于PCR的應(yīng)用有里程碑的意義，該類酶可以耐受90℃以上的高溫而不失活，不需要每個(gè)循環(huán)加酶，使PCR技術(shù)變得非常簡(jiǎn)捷、同時(shí)也大大降低了成本，PCR技術(shù)得以大量應(yīng)用，并逐步應(yīng)用于臨床。 
 

        從PCR原理可以看出，PCR儀的關(guān)鍵是升降溫的步驟。現(xiàn)在偶爾還能聽到一些前輩們笑談早年的PCR實(shí)驗(yàn)如何在3個(gè)水浴鍋中完成的趣聞。經(jīng)過不斷改進(jìn)，今天的PCR已經(jīng)越來(lái)越完善和智能化。