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Histoire d'amplification en chaîne par polymérase (PCR)

Le développement de l'amplification en chaîne par polymérase (PCR) a été une découverte importante dans le monde scientifique. Au fil du temps, la technique a évolué au delà des confins de son modèle initial simple et a ouvert les avenues incroyables pour des chercheurs.

Dans un délai de 20 ans de sa découverte, cette technique sensationnelle est devenue la base pour plusieurs protocoles de biologie moléculaire et a formé la fondation du projet génome humain.

L'histoire de la technologie d'ACP, comme tous les développements importants en science, est endommagée par des polémiques, des réclamations, et des contre-demandes, certains d'entre elles encore non résolues. Cet article recherche à faire la chronique des développements principaux aboutissant et après à l'invention de l'ACP.

Développements en structure d'ADN

En l'année 1953, Watson et torticolis ont découvert la structure de double-helice de l'ADN, prouvant que l'ADN a deux boucles avec le fonctionnement de bases complémentaire dans les sens inverses. D'une manière primordiale, leur état chauffé au-dessus de la possibilité d'un mécanisme de copie pour l'ADN. Leur structure de double helice les a gagnés le prix Nobel en 1962.

Réparation de l'ADN et activité répétée de polymérase

Le premier ADN polymérase a été recensé par Arthur Kornberg en 1957 pendant ses études sur le mécanisme de réplication de l'ADN. Cette enzyme a eu besoin d'une amorce pour commencer à copier la matrice et a pu produire l'ADN seulement dans un sens.
En 1971, Gobind Khorana, un gagnant du prix Nobel pour sa partie dans la découverte de code génétique, et son équipe de recherche a commencé à travailler à la synthèse de réparation de l'ADN. Cette technique a recherché à simplifier la synthèse de gène à l'aide des amorces artificielles et des matrices qui aident l'ADN polymérase pour copier les segments désirés de gène.

Bien que cette technique ait employé l'ADN polymérase à plusieurs reprises, assimilé à l'ACP, elle a utilisé seulement un composé unique de matrice d'amorce, et l'amplification exponentielle n'était pas possible utilisant cette technique. Vers la même époque, Kjell Kleppe du laboratoire de Khorana a envisagé l'utilisation d'un système de deux-amorce qui pourrait aider dans la réplication désirée de segment d'ADN, formant un précurseur tôt à l'ACP.

Recherche à Cetus Corporation

Cetus Corporation, une société de biotechnologie qui deviendra à la maison à la majeure partie de la recherche menant à l'ACP, a été fondé en 1971. Kary Mullis de Cetus a travaillé à la synthèse d'oligonucléotides pour l'usage en tant que des sondes, des amorces, et synthons pour différentes techniques de biologie moléculaire. Bien qu'il ait synthétisé ces oligos manuellement, il a évalué quelques prototypes robotisés de synthétiseur plus tard.

Ordonnancement d'ADN et l'avènement de l'ACP

En l'année 1977, Frederick Sanger a recensé un ADN ordonnançant la méthode concernant un ADN polymérase, une amorce, et les précurseurs de nucléotide, pour lesquels il était lui ont attribué le prix Nobel en 1980. Ainsi par l'année 1980, toutes les composantes pour l'amplification d'ACP étaient prêtes.

Cependant, ce n'était pas jusqu'en 1983 que, dans un effort pour fixer quelques éditions dans son travail de recherches, Mullis a employé l'ADN de Sanger ordonnançant la méthode comme base pour concevoir une technique neuve. Il a ajouté une deuxième amorce à la boucle opposée et s'est rendu compte que l'utilisation répétée de l'ADN polymérase déclenchera une réaction en chaîne qui amplifiera un segment d'ADN spécifique, de ce fait découvrant la technologie d'ACP.

Analyse des produits d'ACP - transfert d'ADN

Mullis prolongé pour vérifier son idée, au commencement sans mise en chauffage mais plus tard avec la mise en chauffage répétée. En 1984, Mullis avec l'équipe génétique d'analyse de mutation chez Cetus a commencé à travailler aux expériences qui montrent la capacité de l'ACP d'amplifier l'ADN génomique. Bien que le produit d'amplification n'ait pas été évident dans l'électrophorèse en gel d'agarose au commencement, le transfert d'ADN a confirmé l'augmentation de la quantité des segments d'ADN désirés.

L'ADN amplifié de l'ACP a été avec succès copié et séquencé par les chercheurs, qui ont sollicité le brevet sur l'ACP et ses applications et ont obtenu le brevet reconnu en 1987. En attendant, l'équipe a employé l'ACP pour d'autres applications en concevant les amorces et les sondes neuves, qui ont rendu la réaction plus spécifique jusqu'à ce que les résultats aient été évidents sur l'électrophorèse en gel d'agarose.

ADN polymérase de Taq

Une découverte importante en ADN polymérase est venue le long en l'année 1969, quand Thomas Brock rapporté l'isolement de l'aquaticus de Thermus, une substance neuve de bactérie thermophile trouvée dans le Hot Springs du stationnement national de Yellowstone. L'ADN polymérase de cette bactérie, appelée la polymérase de Taq, a pu supporter très des températures élevées, à la différence d'autres polymérases procurables à ce moment là du temps.

Après que quelques essais ratés d'isoler l'ADN polymérase de Taq, la Susanne Stoffel et le David Gelfand de Cetus finalement aient isolé lui en automne de 1985, et les expériences excitées de Saiki peu après prouvé qui la polymérase de Taq est idéale pour le procédé d'ACP. Il a continué pour enregistrer le circuit brisant la technique d'ACP au monde scientifique en octobre 1985 et Mullis et ses papiers publiés de groupe sur l'ACP et ses applications en principaux tourillons de la science. Un brevet pour l'ACP utilisant la polymérase de Taq a été publié en octobre 1990.

Perkin-Elmer et Cetus développent des machines d'ACP

Pendant la fin de 1985, Perkin-Elmer et Cetus ont formé une co-entreprise de développer des réactifs et des instruments pour la technique d'ACP. La fabrication de l'ACP basé sur Taq usine suivi et le « ADN polymérase d'AmpliTaq » était disponible dans le commerce en novembre 1987.

ACP appliqué aux arènes neuves

L'ACP a été employé pour mesurer le VIH dans le sang au printemps de 1985. D'ici mi-1987, un test viable était procurable et l'ACP a été employé pour étudier le choc des antiviraux et pour examiner également les prises de sang de distributeur pour le VIH.

En octobre 1985, l'ACP a été employé pour analyser la drépanocytose, dans sa première application clinique.

Scientifique de médecines légales, mains jointives par Blake d'Edouard avec FBI et les chercheurs de Cetus en 1986 pour employer avec succès ACP pour l'analyse de la preuve criminelle. Mais ce n'était pas jusqu'en 1989 que des tests extrêmement sensibles d'empreinte génétique Ont été conçus ont basé sur la technique d'ACP, lui effectuant une partie intégrante des enquêtes criminelles.

En 1987, l'ADN d'une boucle des cheveux a été amplifié utilisant l'ACP et ceci a confirmé la capacité de l'ACP d'amplifier l'ADN actuel dans la pièce dégradée témoins de preuves médico-légales.

Mutiplex-ACP a été décrit pour analyser les produits méiotiques de recombinaison en 1989. Ceux-ci d'unique-copie d'amplifications essentiel prouvé plus tard pour l'étude de l'ADN et du génotypage.

Prix Nobel pour Kary Mullis

Kary Mullis a été attribué le prix Nobel en chimie en octobre 1993, moins de 10 ans après l'avènement de l'ACP.

En décembre 1989, la polymérase de Taq a été nommée « molécule de l'année » par la Science de tourillon. Le papier d'ACP de Taq plus tard est devenu la publication la plus citée dans la biologie et l'ACP représente plus de 3% de toutes les citations sur PubMed.

Résumé

La technique d'ACP car nous savons aujourd'hui a été conceptualisée et développée pendant les années 1980 par Kary Mullis et ses collègues à Cetus Corporation. L'isolement et la purification des polymérases thermostables de Taq menées à l'automatisation de la technique au commencement lente et laborieuse d'ACP et le développement des cyclers thermiques programmables d'ACP lui ont effectué une technique très utilisée à beaucoup de niveaux de biologie et de chimie.

Bien que Mullis ait inventé l'ACP, ses applications couronnées de succès dans plusieurs domaines sont un résultat de beaucoup de dur labeur par d'autres chercheurs de Cetus tels que Henry Erlich. En outre, il y a des défis aux brevets d'ACP retenus par Mullis a basé sur les travaux tôt de recherches effectués par Khorana et autres pendant les années 1960 et les années 1970.

Grâce à sa souplesse d'utilisation extraordinaire, aujourd'hui, ACP est employée dans de divers domaines tels que la science légale, des études sur l'environnement, la technologie alimentaire, et le médicament diagnostique. L'avancement massif au cours des années dans notre compréhension du génome des êtres humains et de plusieurs autres substances n'aurait pas été possible sans ACP appelé de technique remarquable pourtant simple.

Références

Further Reading

Last Updated: Aug 23, 2018

Susha Cheriyedath

Written by

Susha Cheriyedath

Susha has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Chemistry and Master of Science (M.Sc) degree in Biochemistry from the University of Calicut, India. She always had a keen interest in medical and health science. As part of her masters degree, she specialized in Biochemistry, with an emphasis on Microbiology, Physiology, Biotechnology, and Nutrition. In her spare time, she loves to cook up a storm in the kitchen with her super-messy baking experiments.

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