把基因放大

把基因放大

如何由一根毛发、一滴血，甚至一个细胞，扩增出足量的DNA，供分析、研究和检测呢？这是20世纪早期许多科学家的梦想。

1970年以前，美国科学家卡拉那及其同事曾提出：经过DNA变性，与合适引物杂交，用DNA聚合酶延伸引物，并不断重复该过程，便可以克隆tRNA的基因。由于当时的技术不成熟，很难进行测序以及合成寡核苷酸引物的工作。

1970年，美国生物学家史密斯、美国医学家内森斯、瑞士生物学家阿尔伯3人发现了DNA限制性内切酶，可以对DNA人工切割，实现遗传基因的自由重组，使体外克隆基因成为可能。因限制性内切酶的发现和在分子遗传中的应用，史密斯、阿尔伯和内森斯荣获1978年诺贝尔生理学或医学奖。

1985年，美国西特斯公司人类遗传研究室的化学家穆里斯等研制出具有划时代意义的聚合酶链反应（PCR技术）。这使人们梦寐以求的体外无限扩增核酸片段的愿望成为现实。穆里斯，1944年出生于北卡罗来纳州，1966年获乔治亚学院学士学位，1973年获加利福尼亚大学伯克利分校哲学博士学位。

20世纪50年代，霍拉纳博士合成了寡聚核苷酸；同时，利用合成的寡聚核苷酸、DNA合成酶以及DNA，开发出DNA扩增方法。但此法一次仅可使DNA扩增一倍。如果扩增前DNA量极少，而需要量又很大，霍拉纳的方法就不太可行。

1985年，穆里斯发明聚合酶链式反应（PCR），又称基因放大法。根据待扩DNA的两条链互补，再将过量的化学合成引物与4种脱氧核糖核酸（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶）、DNA聚合酶以及含有带扩增片段的DNA分子混合，经不同温度处理，多次循环，新合成的DNA链能作为模板，使DNA的信息以几何级数扩增。一般经30～35次扩增循环，每次只要3～10分钟，就可得到足够数目的DNA片段，使基因放大数万倍。反应2小时，就可使目标DNA扩增10⁶～10⁷倍。

聚合酶链式反应技术问世，引起分子生物学研究的一场革命，人们利用这种轰动全世界的技术很快就把微观领域的生物学研究大大地向前推进了一步。现在聚合酶链式反应技术已被广泛地应用于生命科学技术、食品卫生检测、医疗诊断、法医实验及环境监测等方面。穆里斯因此荣获1993年诺贝尔化学奖。