PCR Cihazı

PCR Cihazı; DNA ve RNA parçalarını polimeraz zincir reaksiyonu – PCR yoluyla amplifiye etmek için kullanılan bir medikal laboratuvar cihazıdır. Termal Döngü Cihazı, Termal Cycle, Isıl Döngüleyici, DNA Yükseltici ve DNA Amplifikatör olarak da bilinmektedir.

PCR cihazı birbirinden ayrı önceden programlanmış adımlarda bir blok içerisindeki numunelerin sıcaklığını hassas ve hızlı bir şekilde arttırarak ve azaltarak numunelerin doğal yapılarının; bazı fiziksel ve kimyasal dış etkilerle bozularak primer yapılarına dönüşmeleri süreci olan denatürasyonunu ve çeşitli reaktiflerle tekrar bağlanmasını sağlamaktadır.

PCR Cihazı Tarihçesi

1983 yılında, Nobel Kimya Ödülü sahibi Amerikalı biyokimyacı Kary Banks Mullis; ABD’nin Kaliforniya eyaletine bağlı Emeryville‘de bulunan biyoteknoloji şirketi Cetus Corporation için çalışırken moleküler biyoloji araştırmalarında kullanılan yöntemlerden biri olan DNA replikasyon tekniğini PCR – polimeraz zincir reaksiyonunu devrim niteliğinde bir laboratuvar tekniğini geliştirmiştir.

PCR reaksiyonu ilk zamanlar uzun zaman alan, PCR adımlarının tümünü manuel olarak yapılması zorunlu olan işlemin; DNA örneği farklı sıcaklıklarda üç büyük su banyosu arasında ileri ve geri hareket ettirilmesi gerektiren PCR sürecini otomatikleştirmeye yardımcı olacak hepsi bir arada makinenin icadı moleküler biyoloji araştırmacıları için tüm geçmişi değiştirmiştir.

1980’li yılların ortalarında birkaç önemli yenilik ile beraber, 1987 yılında TC1 DNA Termal Döngüsünün geliştirilmesine yol açan ilk ticari termal döngüleyici; bir buzdolabı kompresörünün soğutma sistemi ve alüminyum numune bloğuna sıhhi tesisatın yanı sıra erken aşama ısıtıcı elemanları kullanılmıştır. PCR reaksiyonlarının başarılı sonuçları için; doğru ve kesin blok sıcaklıklarına ulaşmak üzere bir blok sıcaklık kontrol algoritması geliştirilmiş ve çeşitli anahtar kriterlere dayanan doğru programlanabilir bir blok geliştirilmiştir.

TC1 DNA termal döngüsüne ilham veren ve buna mümkün kılan yenilikler, bilimi değiştiren keşiflerin yolunu açarak, 1988 yılında Randall K. Saiki ve Kary Banks Mullis; TC1 kullanılarak “thermus aquaticus – Taq” bakterisinden ısıtılabilir bir DNA polimerazın kullanımını tarif eden ilk kişiler olmuştur. Taq DNA polimeraz ve DNA analizi moleküler biyoloji devrim yaratarak modern termal döngüleyicilerin gelişimini sağlamıştır.

1989 yılında DNA, TC1 2 kullanılarak eski insan kemiklerinin kalıntılarından çoğaltılarak insan popülasyonları üzerinde eski DNA araştırması başlatılarak; insanın evrimi, soyu tükenmiş insan ataları ve insan hastalığının evrimsel tarihi hakkındaki tüm anlayışı genişletmiştir.

Güçlendirilmiş genetik materyal, klonlama, dizileme, gen ekspresyon analizi ve genotipleme gibi birçok alt uygulamalarda kullanılabilmekte olan Termal döngüleyiciler; restriksiyon enzimi ve hızlı teşhisin yanı sıra gerçek zamanlı PCR kalitatif ve polimeraz zincir reaksiyonu – qPCR olarak adlandırılan kantitatif analiz ile sıcaklığa duyarlı reaksiyonlara olanak sağlamak için de laboratuvarlarda kullanılmaktadır.

Geleneksel ve Dijital PCR Uygulamaları

PCR uygulamalarında, geleneksel olarak sonuçlar reaksiyon tamamlandıktan sonra alınmakta olduğundan nükleik asidin başlangıç konsantrasyonunu belirlemek imkansızdır. PCR amplifikasyonunu oluştuğu gibi ölçmekle beraber; araştırmacıların DNA ve RNA‘nın PCR tabanlı kantitasyonuna yaklaşma biçiminde tamamen devrim yaratmaktadır. Gerçek zamanlı PCR, hassas ve güçlü gen analiz tekniklerinden biri olup kantitatif gen ekspresyon analizi, genotipleme, SNP analizi, patojen tespiti, ilaç hedef validasyonu ve RNA interferans ölçümü gibi birçok uygulamalarda kullanılabilmektedir. Gerçek zamanlı kantitatif analizi; hücre ve dokulardaki mesajcı RNA – mRNA ve mikroRNA – miRNA ölçmek için sıklıkla ters transkripsiyon ile birlikte kullanılmaktadır.

PCR dijital uygulamalarda mutlak kantifikasyon ve nadir alel tespiti açısından; geleneksel uygulamaya göre farklı bir metod olmakla beraber nükleik asit tespiti ve ölçümü için yeni bir yaklaşım olarak kullanılmakta olup; referans standartları veya endojen kontrollere güvenmek yerine doğrudan hedef moleküllerin sayısını saymaktadır.