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ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）とその科学的関連である発現遺伝子のクローニングは、1970年代と1980年代の2つのバイオテクノロジーのブレークスルーであり、疾患を理解する努力において重要な役割を果たし続けています。これらの分子技術は両方とも、科学者にさまざまな方法でより多くのDNAを作成する手段を提供します。
歴史
分子生物学者のKary Mullisは、1983年の春にポリメラーゼ連鎖反応（PCR）を考案したときに遺伝子科学に革命を起こし、1993年にノーベル化学賞を受賞しました。このブレークスルーは、1902年にさかのぼるクローン研究の直後に始まりました。フィラデルフィアの科学者チームがカエルの胚をクローン化した1951年11月まで、クローン化の大きな進歩はありませんでした。 1996年7月5日に、科学者たちが凍結した乳房細胞から子羊「ドリー」をクローン化したときに大きなブレークスルーが起こりました。
PCRおよびクローニング
クローニングとは、ある生物を別の生物から作成し、まったく同じ遺伝子を持つ2つの生物を作成することです。 PCRにより、科学者は数時間で数十億個のDNAのコピーを作成できます。 PCRはクローニング可能な大量のDNAを生成することでクローニングテクノロジーに影響を与えますが、PCRは汚染の困難に直面します。この場合、不要な遺伝物質を含むサンプルも複製され、誤ったDNAを生成する可能性があります。
PCRの仕組み
PCRプロセスでは、DNAを加熱して分解し、DNAの二重らせんを個別の1本鎖に巻き戻します。これらの鎖が分離されると、DNAポリメラーゼと呼ばれる酵素が核酸配列を読み取り、DNAの複製鎖を生成します。このプロセスは何度も繰り返され、各サイクルでDNAの量が2倍になり、元のDNAの何百万ものコピーが作成されるまでDNAが指数関数的に増加します。
クローニングの仕組み
DNAクローニングでは、まずソースDNAとベクターDNAを分離し、次に酵素を使用してこれら2つのDNAを切断します。次に、科学者は、スプライスを修復し、単一のDNA鎖を作成するDNAリガーゼ酵素でベクターにソースDNAを結合します。次に、そのDNAは宿主生物細胞に導入され、そこで生物とともに成長します。
用途
PCRは、複数の犯罪実験室のテストのためにDNAの非常に小さなサンプルを増やすことができるため、法医学の標準ツールになりました。 PCRは考古学者にとっても、数千年前のサンプルを含むさまざまな動物種の進化生物学を研究するのに役立ちました。クローニング技術により、遺伝子を含むDNA断片を比較的簡単に分離して、遺伝子機能を研究することができました。科学者は、信頼性の高いクローニングを使用して、最高の動物や作物を複製することで農業の生産性を高め、同じ薬物に対して同じように反応する試験動物を提供することで医療検査をより正確にすることができると考えています。