مقالات
روش کار دستگاه ترمال سایکلر یا پی سی آر (PCR) و اجزای آن
واژه ترمال سایکلر در واقع اشاره به دستگاهی دارد که یک چرخه تغییرات دمایی مشخص با برنامه تعیین شده را به صورت تکراری و متناوب انجام می دهد . واکنش زنجیره ای پلیمراز یا Polymerase Chain Reaction (PCR) فرآیندی است که طی آن مولکول های اسید نوکلئیک الگو جهت تکثیر و انبوه سازی و با استفاده از دستگاه پی سی آر (PCR) به کار گرفته می شوند. این روش در سال 1984 توسط کری مولیس ابداع گردید و به محققان ، دانشمندان و پزشکان این امکان را داد تا با سرعت و راحتی بسیار بیشتر از روش های سنتی و دستی میلیاردها کپی از یک رشته الگو اسید نوکلئیک را تکثیر نموده و در مراحل بعدی از آن استفاده نمایند.
مواد لازم برای انجام واکنش معمول PCR
- اسید نوکلئیک الگو (DNA یا RNA) : رشته الگویی که جهت تکثیر انبوه مورد نیاز است
- آنزیم Taq Polymerase : آنزیم همانندساز DNA مقاوم به حرارت که از باکتری thermophilus aquaticus جداسازی می گردد
- پرایمر Forward : قطعه نوکلئوتیدی کوتاهی که برای شروع فرآیند همانندسازی رشته الگو اصلی ضروری است
- پرایمر Reverse : قطعه نوکلئوتیدی کوتاهی که برای شروع فرآیند همانندسازی رشته الگو مکمل رشته الگو اصلی ضروری است
- مخلوط نوکلئوتیدهای آدنین ، تیمین ، سیتوزین و گوانین : نوکلئوتیدهای مورد نیاز جهت پلیمریزه نمودن رشته های کپی از رشته الگو می باشند
- منیزیم کلرید (MgCl2) : جهت فعالیت آنزیم پلی مراز و اتصال پرایمر به رشته الگو ضروری است
- بافر PCR : بافر مورد نیاز واکنش پی سی آر بوده و از موادی شامل Tris-HCL ، پتاسیم کلرید (KCL) و منیزیم کلرید (MgCl2) تشکیل شده است
- آب مخصوص واکنش PCR (بسیار خالص و کاملاً استریل)
نکته : در صورت نیاز به ساخت cDNA از mRNA سلولی ، از روشی به نام RT-PCR استفاده شده که در آن از آنزیم ترانس کریپتاز معکوس (Reverse Transcriptase) به جای آنزیم Taq Polymerase استفاده می گردد .
نحوه عملکرد دستگاه PCR
تکثیر رشته اسید نوکلئیک الگو (چه DNA و چه RNA) توسط دستگاه ترمال سایکلر در سه مرحله انجام می گیرد و این سه مرحله تا اتمام تکثیر انبوه رشته مذکور به صورت متناوب تکرار می گردد . هر مرحله یک تغییر دمایی را به همراه داشته و پس از اینکه دمای مذکور به مدت مشخصی ثابت باقی ماند دستگاه به مرحله بعدی رفته و دمای بلوک دمایی خود را به میزان دمای تعیین شده می رساند . در طی تمام این مراحل اتفاقات مختلفی برای رشته الگو رخ می دهد. به طور کلی در مرحله اول ابتدا محتویات میکروتیوب های حاوی مواد واکنش به حدود دمای 97 درجه سانتی گراد رسیده ، حدود 30 ثانیه در این دما مانده و رشته های توالی اسید نوکلئیک الگو که به صورت دو رشته ای بوده در این مرحله از یکدیگر جدا می شوند . در مرحله دوم دمای دستگاه در طی حدود 30 ثانیه به سرعت پایین آمده و به حدود 50 تا 65 درجه سانتی گراد (مقدار دقیق آن بسته به برنامه دستگاه که آن هم به دمای ذوب پرایمرها مرتبط است متغیر است) می رسد . در این مرحله پرایمرها به رشته اسید نوکلئیک الگو متصل شده و پس از آن دستگاه به سرعت به دمای حدود 72 درجه سانتی گراد می رسد. این دما در واقع دمایی است که در آن آنزیم پلی مراز بهترین عملکرد خود را دارد و رشته اسید نوکلئیک تکثیر می گردد . در صورت در نظر گرفتن شرایط ایده آل بر روی کاغذ ، در هر چرخه واکنش محصولات نسبت به چرخه قبلی دو برابر می گردند . هرچند که بازده واکنش پی سی آر هیچ زمانی ایده آل نبوده و شرایط مختلفی در کاهش این بازدهی نقش دارند از جمله قدرت دستگاه ، کیفیت مواد مصرفی و مهارت کاربر پی سی آر که با حذف یا کاهش هر کدام از این مشکلات قطعاً می توان نتیجه بهتری به دست آورد .
اجزاء دستگاه PCR
- بدنه دستگاه
- صفحه نمایشگر رابط کاربری
- دکمه های پنل کاربری (در دستگاه هایی که صفحه نمایشگر آن ها لمسی نیست)
- بلوک حرارتی (محل قرارگیری میکروتیوب های واکنش پی سی آر)
- درب دستگاه : در دستگاه های جدید درب دستگاه نیز همزمان با بلوک حرارتی اصلی حاوی میکروتیوب ها دما را تنظیم می نماید
- کامپیوتر دستگاه : وظیفه برنامه پذیری ، اعمال آن برنامه ها و در نهایت کنترل کلیه امور دستگاه را بر عهده دارد
- صفحات سرمایشی و گرمایشی ترموالکتریک (Peltier) : عمل گرمایش و سرمایش را به سرعت و بدون نیاز به المنت حرارتی و کمپرسور یخچالی انجام می دهند
- هیت سینک : جهت انتقال سریع حرارت اضافه به خارج از دستگاه
- فن های خنک کننده هیت سینک
کاربردهای روش PCR
- تعیین جنسیت جنین
- توالی یابی DNA
- تحقیقات بر روی DNA نمونه های باستانی و یا گونه های منقرض شده
- انگشت نگاری ژنتیکی
- پزشکی قانونی
- تشخیص سرطان
- کلونینگ ژن ها
در آخر
امروزه روش پی سی آر (PCR) یک بخش جدانشدنی از آزمایشگاه های مولکولی ، ژنتیک و تحقیقاتی به حساب آمده به گونه ای که تصور نبود آن غیرممکن است . اختراع و توسعه مدل های مختلف این دستگاه باارزش علم ژنتیک و مولکولی را متحول و سرعت تحقیقات و تولید علم آن را به چنان سرعتی رسانده که در طول تاریخ همانند آن مشاهده نشده است . شرکت مبنا ژن پارس افتخار دارد تا با ارائه بهترین دستگاه های ترمال سایکلر موجود در بازار و ارائه مشاوره فنی جهت تجهیز صفر تا صدی آزمایشگاه های مولکولی پرقدرت تر از همیشه در راه اعتلاء و آبادانی کشور عزیزمان ایران و داشتن جامعه ای سالم و سربلند گام بردارد .
