聚合酶連鎖反應(PCR)的發明-上

聚合酶連鎖反應(PCR)的發明-上
國立竹北高級中學生物科張雅菱老師/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

聚合酶連鎖反應 (Polymerase chain reaction, PCR) 是當代一項重要的生物技術，可以將單一或少許的DNA片段，經由一系列的溫度變化處理使其不斷地複製，最後得到大量且相同的DNA片段。加理‧莫理斯 (Kary B. Mullis) 是這項技術的發明者。

1983年時，他在加州的Cetus生物科技公司負責短片段DNA的合成。當時要做DNA相關研究時，常常會面臨到DNA樣本數不夠的問題，如此一來就必須花費時間重新萃取DNA，甚至可能因生物樣本數不足，而無法繼續實驗。

莫理斯表示，在某個夜晚，當他開車行駛在太平洋海岸公路(Pacific Coast Highway)上時，思考著如何複製DNA，突然靈機一動：原有的少許DNA片段，經由重複升溫、降溫簡單的步驟，就能使DNA片段從一條變兩條，兩條變四條，四條變八條，以此類推。如此一來，只需一個下午的時間，就能在一個小小的試管內，製造出100億個相似的DNA片段！一開始莫理斯認為這麼簡單的方法可能早就有人想出來了，但回到實驗室查閱文獻之後，才發現並沒有人做過類似的實驗。

隨後，他嘗試一連串的實驗，終於讓這個複製DNA的想法成為可能！莫理斯將這項發明發表在著名的《科學》(Science)  期刊上。論文發表後，PCR技術開始受到各界的關注，並且經過不斷改進，廣泛應用在生物科技與醫學研究上。而這項簡單又偉大的發明，也讓莫理斯獲頒1993年的諾貝爾化學獎。

PCR放大DNA片段的方法如下：首先利用加熱的方式 (＞90℃) 將雙股DNA分開，當作模版DNA（template DNA，需要被放大的DNA片段）。

加入能與模版DNA兩端互補的寡核苷酸片段，稱為「引子 (primer)」。

然後由合適的DNA聚合酶 (DNA polymerase) 來啟動DNA的合成，完成後會形成兩條新的雙股DNA片段（參考下圖）。

請參閱聚合酶連鎖反應(PCR)的發明-下

參考資料
1.Polymerase chain reaction
http://en.wikipedia.org/wiki/Polymerase_chain_reaction
2. The Nobel Prize in Chemistry 1993
http://nobelprize.org/nobel_priz … tes/1993/press.html
3.林天送。複製又複製 PCR的發明。科學發展。437期：68～71頁。