Biotechnologia

Reakcja łańcuchowa polimerazy, PCR (Polymerase Chain Reaction) – jedna z podstawowych metod biotechnologii i biologii molekularnej polega na powielaniu nici DNA z użyciem taq-polimerazy, odpowiednich starterów oraz specyficznych warunków przeprowadzenia reakcji: szeregu następujących po sobie cyklów podgrzewania i ochładzania próbki. Reakcja PCR ma wiele zastosowań min. w medycynie, genetyce, biotechnologii i medycynie sądowej czy paleobiologii.

Ojcem PCR jest Kary Mullis, który w 1993 roku otrzymał za wynalezienie tej techniki nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.
Kary Banks Mullis, urodził się 28 grudnia 1944, w Lenoir, w północnej Karolinie. W 1966 roku otrzymał tytuł inżyniera z chemii w Instytucie Technologicznym w Dżordżii. Sześć lat później w 1972 otrzymał tytuł doktora z biochemii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. W tym samym roku, został adiunktem w zakładzie kardiologii dziecięcej na Uniwersytecie w Kans gdzie zajmował się angiotensyną i fizjologią pęcherzyków płucnych. W 1977 roku rozpoczął pracę w zakładzie chemii farmaceutycznej na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco gdzie zajmował się endorfinami i receptorami opioidowymi.
Od 1979 roku Kary pracował jako chemik w korporacji Emeryville w Kalifornii podczas siedmioletniej pracy, prowadził tam badania związane z syntezą oligonukleotydów w tym właśnie czasie wynalazł PCR. Co doprowadziło do odkrycia, które stało się jedną z fundamentalnych metod biologii molekularnej?

Jak sam autor przyznał w wywiadzie opublikowanym przez „California Monthly” w 1994: „w latach sześćdziesiątych i wczesnych siedemdziesiątych XX wieku zażywałem dużo LSD, podobnie jak inni pracownicy Uniwersytetu Berkeley. Było to doświadczenie otwierające umysł. Dużo ważniejsze niż jakiekolwiek zajęcia, w których brałem udział.” (źródło: wikipedia).

O tym, że LSD pomogło mu w odkryciu reakcji PCR Karey przyznał się też samemu odkrywcy LSD Albertowi Hofmanowi w czasie sympozjum na temat LSD zorganizowanym na stoletnią rocznicę Alberta Hofmanna.

Początki reakcji PCR nie były łatwe ponieważ polimeraza była niszczona w każdym termicznym cyklu przez wysoką temperaturę stosowaną na początku każdego cyklu replikacji i musiała zostać zastąpiona. W 1986 Mullis zaczął używać (thermophilus aquaticus) Taq polimerazy DNA. Polimeraza Taq jest odporna na ciepło i wystarczy dodać ją tylko raz, na początku reakcji, dzięki czemu reakcja PCR stała się łatwiejsza i mogła podlegać znacznej automatyzacji.
Podstawowe zasady PCR zostały opisane już w 1971 roku przez Kjell Kleppe. Używając replikacji (zasada PCR), wykazał on możliwość podwojenia, a następnie zczterokrotnia małych cząsteczek syntetycznych z pomocą dwóch starterów i DNA-polimerazy.
Mulis zastosował w swoich eksperymentach w termostabilną taq polimerazę oraz pokazał, że łańcuchowa reakcja polimerazy może namnażać produkty nie tylko cztero-krotnie, ale milion-krotnie i więcej.
Kary Mullis nie skończył na pracy z PCR-em – jest autorem kilku dużych innych patentów. Do jego opatentowanych wynalazków obok technologii PCR należy również wynalezienie UV-wrażliwego plastiku, który zmienia kolor w odpowiedzi na światło.