PCR als Methode zur Diagnose von Erbkrankheiten

Die PCR ist eine neue Errungenschaft der Molekulargenetik und wird zur DNA-Amplifikation eingesetzt. Sie ermöglicht die schnelle In-vitro- Vervielfältigung einer bestimmten DNA-Region (d. h. eines beliebigen Gens von Interesse) um mehr als 200.000 Mal. Für die Durchführung der Reaktion genügt DNA-Material aus einer Zelle; die durch PCR amplifizierte DNA-Menge ist so groß, dass diese einfach gefärbt werden kann (der Einsatz radioaktiver Sonden nach der Elektrophorese ist nicht erforderlich). Voraussetzung für die Durchführung der PCR ist die Kenntnis der Nukleotidsequenz der amplifizierten DNA-Region für die richtige Auswahl künstlich synthetisierter Primer.

Derzeit ist die PCR ein Ein-Röhrchen-Verfahren, das aus wiederholten Amplifikationszyklen (Reproduktion, Kopieren) einer bestimmten DNA-Molekülsequenz besteht, um eine ausreichend große Anzahl von Kopien zu erhalten, die durch Elektrophorese identifiziert werden können. Eine der Schlüsselkomponenten der Reaktion sind „Primer“ – synthetische Oligonukleotide, die aus 20–30 Basen bestehen, die zu den „Stellen“ (Bereichen) der Anlagerung (Anheftung) an den identifizierten Bereich der Matrix-DNA komplementär sind.

Die PCR erfolgt automatisch in einem programmierbaren Thermostat – einem Thermocycler (Verstärker). Der dreistufige Zyklus, der zu exakten Kopien des identifizierten Abschnitts der Matrix-DNA führt, wird gemäß dem vorgegebenen Thermocycler-Programm 30-50 Mal wiederholt. Im ersten Zyklus hybridisieren Oligoprimer mit der ursprünglichen Matrix-DNA und anschließend (in den folgenden Zyklen) mit neu synthetisierten DNA-Molekülen, die sich im Reaktionsgemisch anreichern. Im letzteren Fall endet die DNA-Synthese nicht durch eine Temperaturänderung, sondern beim Erreichen der DNA-Polymerasegrenze des amplifizierten Abschnitts, die die Größe des neu synthetisierten DNA-Abschnitts mit einer Genauigkeit von einem Nukleotid bestimmt.

Als Nachweismethode für die gewonnenen DNA-Moleküle dient die Elektrophorese, mit deren Hilfe das amplifizierte Material nach der Größe der Amplikons (Amplifikationsprodukte) aufgetrennt wird.

Mithilfe der PCR können die Positionen vermuteter Mutationen oder polymorpher Stellen direkt untersucht und das Vorhandensein anderer spezifischer DNA-Merkmale untersucht werden.

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