Полимеразная цепная реакция, 1983 — печатный станок для генетического материала

В 1983 году, проезжая по калифорнийскому шоссе, биохимик Кэри Муллис придумал, как скопировать микроскопическую нить генетического материала миллиарды раз. С тех пор этот процесс нашёл бесчисленные применения в медицине. Идея полимеразной цепной реакции (Polymerase Chain Reaction — PCR, или ПЦР) превратилась в индустрию с миллиардным оборотом, однако Муллис получил от работодателя премию всего 10000 долларов. Возможно, Нобелевская премия, присуждённая ему десять лет спустя, стала огромным утешительным призом.

Для исследований учёным обычно требуется определённое количество последовательности ДНК. Но революционная технология ПЦР позволяет начинать с такого малого количества материала, как одна молекула ДНК в растворе, благодаря Taq-полимеразе — ферменту, копирующему ДНК и не разрушающемуся при повышении температуры раствора. (Taq-полимераза была выделена из бактерии, полученной из горячего источника в американском Йеллоустонском национальном парке.) В смесь также добавляют праймеры — короткие участки ДНК, связывающиеся с исследуемым образцом перед изучаемой последовательностью и после неё. 

Во время повторяющихся циклов нагревания и охлаждения полимераза начинает быстро создавать всё больше копий ДНК образца между праймерами. Термоциклирование позволяет цепям ДНК многократно разделяться и вновь соединяться по мере необходимости для копирования. 

ПЦР применяется во многих областях:

• Выявление патогенов, передающихся через пищу.
• Диагностика генетических заболеваний.
• Оценка уровня ВИЧ у пациентов со СПИДом.
• Тесты на отцовство.
• Поиск преступников по следам ДНК, оставленным на месте происшествия.
• Исследование ДНК в ископаемых остатках.

Кроме того, ПЦР сыграла большую роль в развитии проекта «Геном человека».

Медицинский журналист Табита Поуледж пишет:

«ПЦР делает для генетического материала то же, что изобретение печатного станка сделало для письменных текстов: копирование становится простым, дешёвым и доступным». 

Газета New York Times описывает изобретение Муллиса так:

«Биология делится на две эпохи: до ПЦР и после ПЦР».

Исторические личности, упомянутые в статье: Kary Banks Mullis (р. 1944)

• Предыдущая тема: Эпигенетика, 1983 — связь факторов среды с генами
• Следующая тема: Пептические язвы и бактерии, 1984 — Helicobacter Pylori