دستگاه Gradient Thermocycler PCR

در این مقاله می‌خواهیم دستگاه ترموسایکلر (PCR) گرادیانت را به‌طور کامل مورد بررسی قرار دهیم.

Gradient Thermocycler PCR

دستگاه ترموسایکلر چیست؟ چه کارهایی انجام می‌دهد؟ دستگاه ترمو‌سایکلر که به‌عنوان PCR هم شناخته می‌شود.

یکی از مهم‌ترین تجهیزات آزمایشگاه‌های ژنتیک می‌باشد. دستگاه ترمال‌سایکلر و یا PCR عموما جهت انجام واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (Polymerase Chain Reaction) استفاده می‌شود. این واکنش همانطور که از نامش مشخص‌ است، موجب پلیمریزه کردن رشته‌های DNA می‌شود.

دستگاه PCR فقط یک دستگاه گرم‌کننده و سردکننده نمونه با دقت بسیار بالا می‌باشد. سیستم کپی‌برداری و همانندسازی DNA درون سلول‌های یوکاریوت یک سیستم بسیار پیشرفته بوده و عملا طراحی این تکنولوژی درون یک تیوب در آزمایشگاه بسیار دشوار است. حتی همانندسازی سلول های پروکاریوتی نیز بسیار پیچیده بوده و طراحی آن خارج از سلول توسط انسان عملا امکان‌پذیر نیست. چرا که همانندسازی DNA درون سلول‌های موجودات زنده توسط کمپلکس‌های مختلف مولکولی انجام‌شده و صدها ژن در تنظیم آن دخیل می‌باشد.

دستگاه PCR با تغییرات دمایی با دقت و سرعت بالا امکان کپی‌کردن و پلیمریزه‌کردن مولکول‌های DNA را به‌وجود آورده‌است. در سیستم PCR به‌جای استفاده از کمپلکس‌های پروتئینی همانندسازی، از زیرواحد‌های ساده آنزیمی آن‌ها بهره گرفته‌ شده‌است. مثلا باز شدن دو رشته DNA از هم درون سلول‌های زنده توسط کمپلکس آنزیمی DNA پلیمراز انجام می‌شود که در سیستم PCR این کار توسط بالابردن دما درون بلاک PCR انجام می‌پذیرد. اهمیت دستگاه PCR در این می‌باشد که ما هیچ‌گاه نمی‌توانیم مقادیر بسیار کم DNA و RNA را مورد سنجش و بررسی قرار دهیم. لذا با افزایش تعداد کپی‌های آن می‌توان به‌راحتی نمونه خود را مورد بررسی قرار داد.

ترموسایکلر

ترموسایکلرها، ابزارهایی هستند که برای تقویت نمونه‌های DNA و RNA توسط واکنش زنجیره‌ای پلیمراز استفاده می‌شوند. ترموسایکلر درجه حرارت نمونه‌ها را در یک بلوک نگه‌دارنده در مراحل گسسته و از پیش برنامه‌ریزی شده بالا و پایین می‌آورد. همچنین امکان تغییر رنگ و بازپخش مجدد نمونه‌ها با معرف‌های مختلف را فراهم می‌آورد.

از مواد ژنتیکی تقویت شده می‌توان در بسیاری از کاربردهای پایین‌دست مانند کلون، توالی، تجزیه و تحلیل بیان و ژنوتیپ استفاده کرد.

دستگاه‌های استاندارد PCR از بلوک‌های قابل تعویض برای قرار دادن صفحات یا نوارهای لوله‌ای چند چاه با انواع گزینه‌های برنامه برای نیازهای متنوع تقویت ژن استفاده می‌کنند. چرخه سنج‌های زمان در برنامه‌هایی مانند: تجزیه‌و‌تحلیل بیان ژنی کمی، تجزیه‌و‌تحلیل SNP، اعتبارسنجی هدف دارو و ژنوتیپ استفاده می‌شود.

ویژگی‌های بارز دستگاه

• درب منعطف (Flexlid) امکان استفاده از مواد مورد‌ مصرف در PCR را با تنظیم خودکار ارتفاع درب فراهم می‌کند.
• برنامه‌ریزی گرافیکی و بصری
• بلوک‌های کلی برای انعطاف بیشتر
• امکان اتصال به حداکثر ۲ ترموسایکلر Mastercycler™ Nexus دیگر با کمک footprint
• شیب ثابت ۱۲ ستونی
• نوتیفیکیشن ایمیل جهت آگاهی از وضعیت اجرای آزمایش
• کتابخانه پروتکل‌ها برای استفاده آسان
• دارای برنامه رزرو که به‌عنوان محافظ صفحه عمل می‌کند

PCR

PCR به‌علت دارا بودن ویژگی و حساسیت بالا و سرعت و سهولت آن جایگاه ویژه‌ای درتحقیقات و تشخیص‌های مولکولی پیدا کرده‌است. درسال۱۹۸۳ توسط دکتر مولیس ابداع شد، که جایزه نوبل شیمی را در سال ۱۹۹۳ دریافت کرد. این روش فوق‌العاده ساده بوده، و با استفاده از تغییرات حرارت می‌توان چندین فرآیند را به‌دنبال همدیگر انجام داد. با این تکنیک می‌توان به‌عنوان یک روش قدرتمند تشخیص بالینی (Diagnostic) برای وجود موتاسیون‌ها در ژنوم انسانی، یا برای وارد کردن جهش‌های ویژه به داخل ژن همسانه شده، استفاده کرد.

کاربردهای مهم PCR

• تهیه نسخه‌های متعدد از یک ژن موردنظر
• بررسی حضور یا عدم حضور یک ژن
• تشخیص بیماری‌های قبل از تولد
• تعیین جنسیت جنین

واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) به چنان فناوری‌­ای در همه‌جا تبدیل شده‌است که متخصصان از طیف وسیعی از رشته‌ها به آن وابسته شده‌اند. هنگام انتخاب یک سیکلر حرارتی PCR، سه متغیر کلیدی را باید در نظر گرفت:

تعداد چاه‌های موجود، محدوده گرادیان‌دما و قابلیت برنامه‌ریزی.

تعداد چاه‌های موجود تعداد ترکیبات گرادیان دما، غلظت MgCl2 و سطوح آغازگر را تعیین می‌کند، که سه پارامتر هستند که بهینه‌سازی تقویت را تعیین می‌کنند. در این ماتریس، گرادیان دما یک ویژگی کلیدی در بهینه سازی است، به‌ویژه هنگام استفاده از آغازگرهای هترولوگ.

ترموسیکلرها به­ طور معمول حداکثر دامنه گرادیان 15 تا 30 درجه سانتی‌گراد را ارائه می‌دهند. سایر مشخصات شامل سهولت استفاده در برنامه‌نویسی و قابلیت ذخیره برنامه‌ها به‌عنوان بخشی از توسعه روش برای همه کاربردهای اصلی PCR، از جمله شبیه‌سازی مولکولی و تعیین توالی، تشخیص و تجزیه‌وتحلیل پزشکی‌قانونی است.

نتیجه‌گیری

هنگام انتخاب ترموسایکلر، انواع برنامه‌های مورد نیاز، تعداد، حجم نمونه و گزینه‌هایی مانند بلوک‌های قابل تعویض را باید در نظر گرفت. گزینه‌های گرادیان اجازه می‌دهد تا طیف وسیعی از درجه حرارت در سراسر بلوک، برای بهینه‌سازی شرایط PCR مانند دمای بازپخت اولیه مفید باشد. بلوک‌های متعدد و کوچک‌تر در دماهای مختلف نیز انعطاف‌پذیری بیشتری را ایجاد می‌کنند. همچنین قابلیت ارتقاء یک دستگاه استاندارد به ترموسیکلر در زمان واقعی و همچنین ردپاها و عملکرد صفحه لمسی برای صرفه‌جویی در فضا را باید در نظر گرفت.

نویسنده: آناهیتا یعقوبیانی

منابع:    

1. https://www.biocompare.com/PCR-Real-Time-PCR/PCR-Thermal-Cyclers-PCR-Thermocycler/#:~:text=Thermocyclers%2C%20or%20thermal%20cyclers%2C%20are,of%20samples%20with%20various%20reagents
2. http://www.labcompare.com/General-Laboratory-Equipment/212-Gradient-PCR-Machine/
3. https://www.sciencelabs.ir/services/detail/4064/pcr-gradient

مقاله‌های مرتبط:

Real time PCR

توضیح تکنیک PCR کلنی و نکات مربوط به آن

ترموسایکلر ، کاربرد در جرم‌شناسی و تشخیص بیماری‌ ژنتیکی در جنین