1985’ten beri hayatımızda olan ama özellikle korona salgınında koronavirüsün belirlenmesi için kullanılan bir testtir. Bireylerin Covid-19 hastalığına yol açan SARS-CoV-2 virüsüne sahip olup olmadıklarını doğrular. Peki PCR aslında nedir, nerelerde kullanılır?

Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR) Nedir?

Açılımı polimeraz zincir reaksiyonu olan PCR, DNA’nın seçilen bölgesinin çok sayıda kopyasının yapılmasını sağlayan laboratuvar tekniğidir. İlk kez 1985’te Kary Mullis tarafından keşfedilen teknik, tanı ve araştırma olanaklarında büyük bir avantaj sağladığından, keşfinden on yıl sonra Nobel ödülüne layık görülmüştür. Biyoloji biliminde yeni bir kapı açan bu buluş, ilk kez büyük miktarlarda DNA bölgelerinin seçilerek tespit edilmesine ve çoğaltılmasına olanak sağlamıştır. Böylece İnsan Genomu Projesi gibi önemli bilimsel çalışmalara imkân sağlamıştır. Bu teknik ayrıca, hastalıkları teşhis etmek, genleri klonlamak veya genlerin ne işe yaradığını anlamak, vücuda zarar veren mikroorganizmaların tespit edilmesi, adli suçları çözümlemek gibi karmaşık ve hassas çalışmalarda hızlı bir yol sağlamıştır.

PCR’ı Oluşturan Yapılar Nelerdir?

Taq Polimeraz Enzimi: DNA replikasyonu yani kopyalanması işleminde, mevcut DNA örneği kullanılarak yeni DNA’nın üretilmesi için polimeraz isimli enzime ihtiyaç vardır. Polimeraz enzimi, ayrı olan DNA zincirlerinin birbirine bağlanmasını sağlar. PCR’da da yüksek sıcaklıklara dayanıklı Taq polimeraz kullanılır. Bu enzim, Thermus aquaticus kaplıcalarından elde edildiği için yüksek sıcaklıklara dayanıklıdır. Böylece PCR koşullarına bozulmadan dayanır. PCR ilk keşfedildiğinde uygun enzim olmadığından dolayı istenilen amaca ulaşılamıyordu. 1987’de ısıya dayanıklı taq polimerazın keşfedilmesiyle bu sorun çözüldü.

PCR Primerleri: Polimeraz enzimlerinin çalışma prensibinde DNA sentezinin başlatılması için bir başlangıç bölgesine ihtiyaç vardır. İşte bu konuda primer denilen kısa DNA parçaları devreye girer. İki tane primer vardır. Primerler seçilen bölgeye göre belirlenir. Primerler, çoğaltılacak DNA zincirine bağlanır. Daha sonra DNA polimeraz tarafından primerlerin arasında kalan DNA’nın bölgesi kopyalanır.

Kalıp DNA: Kopyalanması için seçilen DNA’ya kalıp DNA denir.

dNTP: Açılımı deoksiribonükleotid demektir. Adenin, sitozin, timin, guanin bazlarına göre dört çeşidi vardır. PCR’da primer bağlandıktan sonra, enzimin bu yapıları kalıp DNA’ya bağlamasıyla DNA’ya zinciri uzamaya devam eder.

Mg+2: Bir iyon olan Mg+2 sayesinde polimeraz enziminin aktivite aktar.

PCR Nasıl Yapılır?

PCR’ın temel olarak üç aşaması vardır:

1. Denatürasyon (Bozulma) aşaması: DNA normalde çift sarmal halinde bulunur. Ancak içerisindeki bilgilere ulaşmak için o sarmalın açılması gerekir. Bu yüzden de denatürasyon denilen bozulma aşamasının gerçekleşmesi için yüksek derecelerde ısı gereklidir. DNA, 94 – 98 derecelere kadar 30- 60 saniye kadar ısıtılır. Böylece DNA’nın iki kopyasını birbirine bağlayan hidrojen bağları kırılır ve DNA tek zincir haline gelir.
2. Bağlanma aşaması: DNA’nın primer denilen yapılara bağlanması için 30 – 60 saniye süreyle 50-60 derece sıcaklıklara düşürülür. Primer ile DNA’nın tek zinciri arasında hidrojen bağları kurularak yeni zincirin başlangıcı oluşturulur.
3. Uzama aşaması: Bu adımda sıcaklığın Taq polimeraz denilen enzimin çalışma koşullarına yakın olması önemlidir. O yüzden 72 derece ayarlanır. Taq polimeraz enzimi, dNTP yani deoksinükleotid trifosfat denilen DNA’yı oluşturan nükleotid yapılarını, DNA’ya ekleyerek başlangıç zincirinin uzamasını sağlar.

Kovid Nasıl Tespit Ediliyordu?

1. Örnek toplama: Sağlık uzmanı tarafından, kişinin burnundan bir çubuk yardımıyla sürüntü alınır. PCR testi yapmak için yeteri kadar alındığında, çubuk tüpe kapatılır ve laboratuvara gönderilir.
2. Genetik Materyalin Eldesi: Laboratuvar görevlisi tarafından alınan numunenin içerisindeki genetik materyal bazı deneylerle elde edilir.
3. PCR: PCR aşamaları teker teker gerçekleştirilir. Amaç, hedef genetik materyalin tespit için çoğaltılmasıdır. DNA yeterince çoğaltıldığında korona virüsünün varlığı tespit edilebilir.

PCR Nerelerde Kullanılır?

PCR, genetik materyalin çoğaltılması için kullanılan iyi bir tekniktir. Birçok alanda tercih edilir. Hastaların DNA’sında genetik farklılık olup olmadığının tespiti için ilgili genlerin çoğaltılmasında kullanılır. Bir hastanın vücudundaki bakteri ya da virüsün tespiti için de tercih edilir. Önce kan ya da doku gibi tespit edilecek bir örnek alınır. Böylece alınan örneğin DNA’sının çoğaltılması sağlanır. Eğer mikroorganizma varsa o bölgenin çoğaltılması gerçekleşir ve pozitif sonuç alınır. Adli tıpta, kan ve dokulardan DNA analizinde kullanılır. Aynı zamanda binlerce yıl önce yok olmuş olan mamut gibi nesli tükenmiş hayvanların bile DNA’sının çoğaltılıp, incelemesinde tercih edilebilir.

PCR, birçok farklı kullanım alanıyla ve hızlı, ulaşılabilir, kolay olması sebebiyle tercih edilebilir bir yöntemdir. Tek başına kullanımının yanında diğer moleküler biyolojik yöntemlere yardımcı olarak kullanılmasıyla da avantajları artmaktadır. Her yeni teknoloji hayatı kolaylaştırmakla birlikte, bilime de büyük katkı sağlamaktadır.