聚合酶連鎖反應(PCR)的發明-下

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

再由這兩條DNA片段當作模版，重複相同步驟，第二次結束後則可以得到 4 條 DNA 片段。由此可知每重複一次相同的步驟，就可以得到兩倍的DNA量，亦即是以2n(n表示循環次數)的速度在複製DNA。這使得研究人員可以在幾個小時之後，就可以得到數百萬條複製的DNA片段，以便後續的研究。

PCR技術能夠發展成功還有一個重要的原因，就是耐高溫的DNA聚合酶的發現。

早期DNA複製時所使用的DNA聚合酶並不耐熱，很容易在加熱時就失去活性，使得DNA複製的過程非常複雜又耗時，因此複製DNA的效果並不好。早在1976年科學家已經在嗜熱菌Thermus aquaticus (生活於50～80℃的環境)中分離純化出可耐高溫的DNA聚合酶，稱為”Taq polymerase”，此酵素解決活性不佳的問題，且不需要在每次加熱後補充新的DNA聚合酶。因此，Taq polymerase的發現，可說是PCR發明的一大推手。

目前PCR已經被廣泛應用於生物醫學相關研究。研究人員只需取得少量的樣本(例如病原體的DNA片段)，透過PCR的放大作用，就足以鑑定是何種病毒或細菌感染。如此可以省去耗時的微生物培養過程，大大提升病原體檢驗的效率。

例如：2003年震撼全球的急性嚴重呼吸道症候群（Severe Acute Respiratory Syndrome, 簡稱SARS），當初就是利用PCR技術，使研究人員可以大量取得此病毒的遺傳密碼，應用於快速篩檢是否感染，以避免疫情擴大。也可利用PCR來檢測遺傳疾病在DNA上的變異，應用於基因治療上有很大的幫助。

此外，考古學家也能將幾百萬年前化石中保留極少的DNA片段，利用PCR取得大量的相同DNA片段，以供後續的分子生化分析，瞭解這些化石的演化親源關係。著名的電影「侏羅紀公園」內的情節，從化石中找到遺傳物質，重新表現古生物的生命現象可能不再是天方夜譚！

PCR在日常生活中應用較多的還有親子關係與刑事的鑑定，鑑定人員可從毛髮、唾液、精液、血跡或手印等取得少量的DNA，利用PCR放大就能得到足夠量的DNA樣本，以供後續的多種化學檢驗。由此可知，PCR在生物醫學的研究以及人類社會中已經是一項不可或缺的技術！

請參閱聚合酶連鎖反應(PCR)的發明-上

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。