تحليل الPCR: تفاعل البوليميراز المتسلسل

• ذات صلة
• متلازمة مارفان: ما هي؟ وما علاماتها؟
• كل ما تود معرفته حول داء الفيل وعلاجه

ما هو تحليل الpcr؟ وما فكرة عمله؟

ينتمي تحليل تفاعل البوليميراز المتسلسل Polymerase Chain Reaction (PCR) إلى فئة التقنيات المخبرية المستخدمة لإنتاج نسخ من أجزاء معينة من الحمض النووي الريبوزي منقوص الأوكسجين DNA، وبهذا التحليل يتعرف الخبراء أكثر على جزء الحمض النووي المستهدف وما الجينات التي يحتويها وما وظيفتها، وبالتالي يهدف هذا الاختبار إلى إنتاج نسخ كافية من الحمض النووي لتحليلها واستخدامها في أمور وجوانب أخرى في العلوم الحياتية؛ مثل التشخيص الطبي، وأبحاث الخلايا، وبعض جوانب علم البيئة،^[١] وفيما يلي طريقة عمل تحليل PCR:^[٢]

• تتعرض عينة الحمض النووي للحرارة من أجل دفعها إلى الإنقسام إلى جزئين من الحمض النووي أحادي الالتواء.
• يُستحدم أنزيم يُدعى ببوليميراز المستحرة المائية Taq Polymerase لبناء نسختين من الحمض النووي الرئيسي بالاستعانة بالعينة الأصلية، وبهذا تكون أنتجت أول نسخة من الحمض النووي.
• تُستخدم النسخة الجديدة والقديمة من الحمض النووي لإنتاج نسح أخرى، واستخدامها هي ومنتجاتها لأكثر من 30 أو 40 مرة لإنتاج المليارات من نسخ الحمض النووي.
• تستغرق هذه العملية عدة ساعات وتعتمد بصورة أساسية على جهاز يُدعى بالمدور الحراري.

تعرف على أهم استخدامات تحليل الpcr

يعد تحليل PCR من التقنيات المهمة في علم الأحياء الجزيئي، ولهذا التحليل دور مهم في البحوث العلمية والنشخيصات الطبية، وفي الحقيقة إن لهذا التحليل العديد من التطبيقات في العلوم الحياتية، وفيما يلي البعض منها:^[٣]

• علم الأحياء الدقيقة البيئي: ساهم هذا التحليل في فهم العديد من الموضوعات المتعلقة بالبيئة، خاصةً عندما يتعلق الأمر بالكشف عن الأحياء الدقيقة ومسببات الأمراض والجراثيم.
• علم الجينوم: وفر تحليل PCR الإمكانية لإجراء فحوصات جينومية مخصصة أتاحت للصناعات إنتاج منتجات على الطلب تبعًا لجينوم بعض الأشخاص، وكمثال على ذلك البحث عن الأطعمة المناسبة للأشخاص الذين يعانون من التهاب القولون التقرحي.
• علم الأدلة الجنائية: يستخدم تحليل PCR للكشف عن الجناة والمجرمين من خلال فحص العينات الحيوية في مسرح الجريمة؛ مثل الدم، والشعر، والسائل المنوي.
• في الطب: يستخدم تحليل PCR للكشف أو تشخيص الأمراض المختلفة، وبالتالي المساعدة على تطوير الأدوية المناسبة لها.
• علم تطور السلالات: تحتوي الأحماض النووية الصغيرة على بعض الأجزاء القديمة منها، وهذه الأجزاء يمكن استنساخها لتحليلها من خلال الPCR، للتعرف أكثر على عملية التطور وفهم الأحياء القديمة وعلاقة الأجناس ببعضها البعض.
• في الطعام والزراعة: يمكن استخدام التقنيات الجينية كتحليل الPCR لغرض تحسين نوعية الطعام وكيفية إنتاجه عن طريق التلاعب في الحمض النووي وتغيير الشفرة الوراثية.
• في الأبحاث الجينية: هنالك العديد من الأبحاث الجينية التي ترتكز على تحليل الPCR؛ مثل إنتاج ومتابعة الأحياء الدقيقة المعدلة وراثيًا، وفي الهندسة الجينية، وفي الاستنساخ، وفي الجينات المتحورة وغيرها الكثير.

ما الأدوات والأجهزة المستخدمة في تحليل الpcr؟

يحتاج تحليل الPCR لجهاز يعرف باسم المدور الحراري Thermal Cycler، ولهذا الجهاز العديد من الأنواع التي يُمكن الاختيار فيما بينها تبعًا لما يلي:^[٤]

• الهدف من التحليل: فإذا كان الهدف من التحليل هو غرض بحثي فيمكن الاعتماد على جهاز متعدد درجات الحرارة، أما إن كان الهدف هو لتجارب جينية عالية الإنتاجية فإن من الأنسب جلب جهاز عالي الكفاءة وسريع في إخراج النتائج.
• عدد المستخدمين: هنالك أنواع من الأجهزة المدورة الحرارية تصلح للاستخدام الشخصي، بينما هنالك أنواع أخرى تصلح للاستخدام المتعدد.
• المرونة: هنالك أنواع تستقبل الأنظمة الجديدة وقابلة للتطوير.

وسوف تحتاج بالطبع لمعدات أخرى بجانب جهاز المدور الحراري، منها:^[٥]

• أنبوب مخبري يمكن وضعه داخل الجهاز.
• دلو من الثلج لحفظ العينة بعد أخذها.
• جل الأغاروز المستخدم للكشف عن الحمض النووي.
• بعض المركبات الكيميائية الخاصة بالتعقيم، وببوليميراز المستحرة المائية، وقالب المادة الوارثية، وغيرها من المعدات التي تتباين طبيعتها وفقًا للغاية المنشودة من استخدام التحليل.

أشهر عيوب تحليل الpcr

على الرغم من الفوائد والتطبيقات الكثيرة المرتبطة بتحليل الPCR، إلا أن هنالك بعض العيوب والمحددات التي يجب ذكرها لهذه التحليل، والتي منها:^[٦]

• يتمتع تحليل الPCR بحساسية مفرطة، ويُمكن لأي تلوث في المادة الوراثية أن يؤدي إلى نشوء نتائج مضللة.
• تكون البوليمرات الخاصة بالحمض النووي المستخدم خاضعة للضرر، لذلك يمكن أن تؤدي إلى تشوه الحمض النووي المستنسخ عنها.
• لكي تستخدم المواد الكيميائية المطلوبة الصحيحة، لا بد من أن يكون هنالك معلومات مسبقة عن العينة وطبيعتها.

قد يُهِمُّكَ: كيف يكتشف تحليل الpcr فيروس الكورونا؟

بالإمكان بالفعل استخدام تحليل الPCR للكشف عن المادة الوراثية لفيروس كورونا لتأكيد الإصابة به، كما يمكن استخدامه للكشف عن بقايا الفيروس حتى بعد انتهاء فترة الإصابة أو العدوى، وفي الحقيقة فإن تحليل الPCR هو التحليل الأكثر دقة للكشف عن الإصابة بفيروس كورونا، وفيما يلي خطوات كشف فيروس كورونا من خلال هذا التحليل:^[٧]

• تجمع أولًا عينة من المواد التي ينتجها الجهاز التنفسي في الأنف من خلال مسح قطعة من القطن على الجدار الداخلي للأنف، وفي المناسبة فإن هنالك نوعين من هذه المسحات؛ الأول لا يحتاج لإدخال القطن كثيرًا داخل الفجوة الأنفية، بينما يحتاج الأخر للدخول عميقًا داخل التجويف الأنفي لجمع العينة، وكلا النوعين فعال في جمع العينة، التي توضع في أنبوب مخبري وتغلق بإحكام بعد جمعها.
• تتعرض العينة داخل المختبر لعملية استخراج أو فصل للمادة الوراثية الخاصة بالفيروس الذي يمكن أن يتواجد بها.
• توضع بعدها العينة المستخرجة داخل جهاز الPCR مع بعض المواد الكيميائية، ثم يستنسخ الحمض النووي للفيروس، وبفضل المواد الكيميائية التي تعطي هذا الحمض لونًا يمكن تمييزه من خلال جهاز المدور الحراري، وستحتاج ظهور النتيجة إلى ما يقارب 24 ساعة، وقد تمدد لأكثر من هذه المدة في حال تأخر وصول العينة إلى المختبر.

المراجع

1. ↑ "Polymerase chain reaction (PCR)", Khan Academy, Retrieved 8/3/2021. Edited.
2. ↑ "Polymerase Chain Reaction (PCR) Fact Sheet", National Human Genome Research Institute , 17/8/2020, Retrieved 8/3/2021. Edited.
3. ↑ "What is PCR used for?", Science Learning Hub, Retrieved 8/3/2021. Edited.
4. ↑ "PCR Instrumentation", BIO - RAD, Retrieved 8/3/2021. Edited.
5. ↑ "Polymerase Chain Reaction (PCR)", add gene, Retrieved 8/3/2021. Edited.
6. ↑ Lilit Garibyan and Nidhi Avashia (17/7/2014), "Research Techniques Made Simple: Polymerase Chain Reaction (PCR)", J Invest Dermatol., Issue 3, Folder 133, Page 101038. Edited.
7. ↑ Cleveland Clinic medical professional (30/11/2020), "COVID-19 and PCR Testing", Cleveland Clinic, Retrieved 8/3/2021. Edited.