Koronavirüs Teşhisinde de Kullanılan PCR Yöntemi Nedir?

dhdezvalle/iStock

Yeni tip koronavirüs salgınıyla beraber karantina, izolasyon, bağışıklık ve aşı gibi kavramları normalden daha sık duymaya başladık. Bu süreçte duymaya alıştığımız kavramlardan biri de PCR yöntemi. Peki nedir bu PCR? Gelin hep birlikte öğrenelim.

DNA; bir canlının büyüyebilmesi, çoğalabilmesi ve yaşamsal faaliyetlerini sürdürebilmesi için gerekli kalıtsal bilgileri taşıyan moleküldür. Her canlının kendine özgü bir DNA’sı vardır.

Bilim insanları günümüzde DNA’nın yapısını ve işlevlerini inceleyerek bir bireyin belirli hastalıklara karşı genetik yatkınlığını inceleyebiliyor, genetik bozuklukları teşhis edebiliyor ve hastalıklara karşı yeni ilaçlar geliştirebiliyor. Sağlık alanının yanı sıra DNA adli araştırmalarda ve tarım uygulamalarında da yaygın şekilde kullanılıyor. DNA’lar ise saç, fosil, tohum ve doku gibi materyallerden elde edilebiliyor.

janiecbros/iStock

DNA üzerinde daha fazla çalışma yapabilmek için bilim insanlarının incelemek istedikleri DNA bölgelerinin binlerce hatta milyonlarca kopyasını elde etmesi gerekiyor. Günümüzde bu amaçla polimeraz zincir reaksiyonu adı verilen bir yöntem kullanılıyor. 

Polimeraz zincir reaksiyonu kısaca DNA’nın laboratuvar ortamında enzimler aracılığıyla kendi kopyasını oluşturduğu bir yöntemdir. Bu yöntemde aynı hücre içindeki DNA’nın kendini eşleyebilmesi için bazı malzemelere ihtiyaç duyulur. Bu malzemeler arasında çoğaltılacak bölgeyi üzerinde taşıyan DNA bölgesi (Kalıp DNA olarak da bilinir.), çoğaltılacak bölgeye karşılık gelen kısa nükleotid dizileri (Primer olarak da bilinir.), eşlenecek nükleotidleri taşıyan Taq polimeraz enzimi (Bu enzim çok hücreli canlılarda DNA polimeraz olarak bilinir.), serbest nükleotidler (adenin, guanin, sitozin ve timin) ve ortamın pH dengesini ayarlayan çözelti yer alır.

Yüksek sıcaklıklara dayanıklı Taq polimeraz enzimi

Polimeraz zincir reaksiyonu, gerekli malzemelerin tüplere yerleştirilerek termal döngü adı verilen bir cihazda hızlı bir şekilde ısıtılıp soğutulması ardından tekrar ısıtılmasıyla gerçekleşir. Bu adımlar denatürasyon, bağlanma ve uzama olarak adlandırılır.

Kallayanee Naloka/iStock

Polimeraz zincir reaksiyonunu gerçekleştiren termal döngü cihazı 

İlk adım olan denatürasyon aşamasında sıcaklık 90 ^oC üzerine çıkarılır. Böylece çoğaltılacak DNA bölgesini içeren ikili DNA zincirini tutan hidrojen bağları kopar ve DNA’nın iki ayrı zincire ayrılması sağlanır. 

jack0m/iStock

DNA’nın ikili sarmal yapısının ayrılması

İkinci adım olan bağlanma aşamasında ise sıcaklık düşürülerek çoğaltılacak bölgeye karşılık gelen kısa nükleotid dizilerinin kalıp DNA’ya bağlanması sağlanır. Düşürülecek sıcaklık primerlerdeki nükleotid oranlarına göre belirlenir. Bu sıcaklık genellikle 55 ^oC - 60 ^oC arasında olur.

Son adım olan uzama aşamasında ise sıcaklık tekrar 72 ^oC’a çıkarılarak Taq polimeraz enziminin, çoğaltılacak DNA’ya bağlanan kısa nükleotid dizilerine yeni nükleotidleri eklemesi sağlanır. Bu, Taq polimeraz enziminin en verimli çalıştığı sıcaklık değeridir. Genellikle 25-35 kez tekrarlanan bu döngü sonucunda ilgili DNA bölgesinden milyonlarca kopya üretilir. 

Hayli ucuz ve hızlı bir yöntem olan polimeraz zincir reaksiyonu yöntemi günümüzde hastalıkların teşhisinde, DNA haritalama ve dizi analizinde, tarımda tohum saflığının belirlenmesinde ve adli tıpta suçlu profillerinin çıkarılmasında kullanılıyor.  

Kaynak:

• https://www.sciencelearn.org.nz/resources/2347-what-is-pcr