La reazione a catena della polimerasi (PCR) e il relativo parente scientifico, la clonazione di geni espressi, sono due scoperte biotecnologiche degli anni '70 e '80 che continuano a svolgere ruoli significativi nello sforzo di comprendere la malattia. Entrambe queste tecnologie molecolari offrono agli scienziati i mezzi per produrre più DNA in modi diversi.

Storia

Il biologo molecolare Kary Mullis ha rivoluzionato la scienza genetica quando ha concepito la reazione a catena della polimerasi (PCR) nel primavera del 1983, che gli è valso il premio Nobel per la chimica nel 1993. Questa svolta giunse immediatamente dopo la ricerca sulla clonazione che risale al 1902. Nessun importante progresso nella clonazione avvenne fino al novembre del 1951, quando un gruppo di scienziati a Filadelfia clonò un embrione di rane. Il grande passo avanti avvenne il 5 luglio 1996, quando gli scienziati clonarono "Dolly" l'agnello da una cellula mammaria congelata.

PCR e Clonazione

La clonazione sta semplicemente creando un organismo vivente da un altro, creando due organismi con gli stessi geni esatti. La PCR consente agli scienziati di produrre miliardi di copie di un pezzo di DNA in poche ore. Sebbene la PCR influisca sulla tecnologia della clonazione producendo grandi quantità di DNA che può essere clonato, la PCR affronta la difficoltà della contaminazione, dove un campione con materiale genetico indesiderato può essere replicato e produrre il DNA sbagliato.

Come funziona la PCR

Il processo PCR consiste nell'abbattere il DNA riscaldandolo, che svolge la doppia elica del DNA in singoli filamenti separati. Una volta separati questi filamenti, un enzima chiamato DNA polimerasi legge la sequenza dell'acido nucleico e produce un filamento duplicato di DNA. Questo processo viene ripetuto ancora e ancora, raddoppiando la quantità di DNA per ogni ciclo e aumentando il DNA in modo esponenziale fino a quando non vengono create milioni di copie del DNA originale.

Come funziona la clonazione

La clonazione del DNA implica prima isolando la fonte e il DNA vettoriale e quindi usando gli enzimi per tagliare questi due DNA. Successivamente, gli scienziati legano il DNA sorgente al vettore con un enzima di ligasi del DNA che ripara la giunzione e crea un singolo filamento di DNA. Il DNA viene quindi introdotto in una cellula dell'organismo ospite, dove cresce con l'organismo.

Applicazioni

La PCR è diventata uno strumento standard nella scienza forense perché può moltiplicare campioni molto piccoli di DNA per test di laboratorio su più reati. La PCR è diventata anche utile per gli archeologi per studiare la biologia evolutiva di diverse specie animali, inclusi campioni vecchi di migliaia di anni. La tecnologia di clonazione ha reso relativamente facile l'isolamento dei frammenti di DNA che contengono geni per studiare la funzione dei geni. Gli scienziati ritengono che una clonazione affidabile possa essere utilizzata per rendere l'agricoltura più produttiva replicando i migliori animali e colture e anche per rendere più accurati i test medici fornendo agli animali test che reagiscono tutti allo stesso modo allo stesso farmaco.