Ⅰ 那個發明PCR技術的人,後來怎麼樣了
PCR (Polymerase Chain Reaction) ,翻譯成中文的全稱是「聚合酶鏈式反應」,取名效法「原子核裂變鏈式反應」。其實際反應效果也是名符其實,在兩個短核苷酸 (引物) 和耐熱的DNA聚合酶的作用下,首先待擴增DNA模板加熱變性解鏈,隨之冷卻至某一溫度時,引物與待擴增模板序列發上退火,再將溫度升高使退火引物在DNA聚合酶作用下得以延伸。這種熱變性-復姓-延伸的過程就是一個PCR循環,不斷重復,短短數十分鍾就可把靶標DNA進行2 n指數倍擴增。PCR以其高靈敏度、高效率擴增靶標DNA的特點,廣泛應用於生命科學、醫療診斷、法醫檢測、食品衛生和環境檢測等方面。Kary Mullis因發明PCR技術獲得了1993年的諾貝爾化學獎,就是這個發現把生物學劃分成兩個明顯的時代,即PCR的史前生物學時代和後現代生物學時代。PCR的發現無疑是科學技術歷史上的一個范示(paradigm)。
Ⅱ pcr的由來
1985年,美國的Mullis等發明了具有劃時代意義的PCR技術(Saiki eta1.,1985),使體外大量擴增DNA序列成為現實,這項技術獲版得權了1995年的諾貝爾化學獎,也為後來轉基因作物的檢測方法提供了理論基礎。
Ⅲ 求PCR(多聚合酶鏈反應技術)發展史!有文獻的砸上來幫下忙。。
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PCR技術
王霄鵬 推薦:栗瑞豐
摘要:PCR是分子生物學的關鍵技術,又是常規技術。它的出現極大地推動了分子生物學的發展,旋即被迅速推廣並應用到生命科學的各個領域。
關鍵詞:PCR、發展簡史、基本原理、基本操作、主要應用
聚合酶鏈式反應(polymerase chain reaction , PCR)是體外擴增DNA序列的技術。它與分子克隆和DNA序列分析方法幾乎構成了整個分子生物學實驗工作的基礎。在這三種技術中,PCR方法理論上出現最早,實踐中應用也最廣泛。PCR技術使對微量的核酸(DNA或RNA)操作變得簡單易行,同時還可以使核酸研究脫離活體生物。PCR技術的發明是分子生物學的一項革命,它極大地推動了分子生物學以及生物技術產業的發展。
PCR技術發展簡史
人類對於核酸的研究已經有100多年的歷史。20世紀60年代末70年代初,人們致力於研究基因的體外分離技術。但是,由於核酸的含量較少,一定程度上限制了DNA的體外操作。Khorana於1971年最早提出核酸體外擴增的設想。但是,當時的基因序列分析方法尚未成熟,對熱具有較強穩定性的DNA聚合酶還未發現,寡核苷酸引物的合成仍處在手工、半自動合成階段,這種想法似乎沒有任何實際意義。
1985年,美國科學家Kary Mullis在高速公路的啟發下,經過兩年的努力,發明了PCR技術,並在Science雜志上發表了關於PCR技術的第一篇學術論文。從此,PCR技術得到了生命科學界的普遍認同,Kary Mullis也因此而獲得1993年的諾貝爾化學獎。
但是,最初的PCR技術相當不成熟,在當時是一種操作復雜、成本高昂、「中看不中用」的實驗室技術。1988年初,Keohanog通過對所使用的酶的改進,提高了擴增的真實性。爾後,Saiki等人又從生活在溫泉中的水生嗜熱桿菌內提取到一種耐熱的DNA聚合酶,使得PCR技術的擴增效率大大提高。也正是由於此酶的發現使得PCR技術得到了廣泛地應用,使該技術成為遺傳與分子生物學 分析的根本性基石。在以後的幾十年裡,PCR方法被不斷改進:它從一種定性的分析方法發展到定量測定;從原先只能擴增幾個kb的基因到目前已能擴增長達幾十個kb的DNA片段。到目前為止,PCR技術已有十幾種之多,例如,將PCR與反轉錄酶結合,成為反轉錄PCR,將PCR與抗體等相結合就成為免疫PCR等。
PCR技術的基本原理和操作
1. PCR的基本原理
PCR的基本工作原理就是以擬擴增的DNA分子為模板,以一對分別與模板互補的寡核苷酸片段為引物,在DNA聚合酶的作用下,按照半保留復制的機理沿著模板鏈延伸直至完成新的DNA合成。通過不斷重復這一過程,可以使目的DNA片段得到擴增。另一方面,新合成的DNA片段也可以作為模板,因而PCR技術可使DNA的合成量呈指數型增長。
2. PCR的基本成分
PCR包括7種基本成分:模板DNA、特異性引物、熱穩定DNA聚合酶、脫氧核苷三磷酸(dNTP)、二價陽離子、緩沖液及一價陽離子。
模板DNA:包括基因組DNA、質粒DNA、噬菌體DNA、預先擴增的DNA、cDNA和mRNA分子等幾乎所有形式的DNA和RNA都能成為PCR技術反應的模板。除此之外,PCR反應還可以直接以細胞為模板。
特異性引物:是一段與模板DNA鏈結合的寡核苷酸片段,對於DNA的擴增起到引發的作用。
熱穩定DNA聚合酶:這是PCR技術實現自動化的關鍵。熱穩定DNA聚合酶是從兩類微生物中分離的:一類是嗜熱和高度嗜熱的真細菌,另一類是嗜熱古細菌。現在又出現了一種兼顧了幾種DNA聚合酶特點的混合型酶。
脫氧核苷三磷酸(dNTP):是DNA合成的原料,包括dATP、dGTP、dTTP、dCTP。
二價陽離子:常用到Zn2+和Mg2+,作為構成熱穩定性DNA聚合酶的成分之一。
緩沖液:一般使用Tris-Cl緩沖液,標準的為10mmol/L,並將其調節到8.3~8.8之間。
一價陽離子:一般使用50mmol/L的KCl溶液,有利於改善擴增的產物質量。
PCR的基本操作
PCR是一種級聯反復循環的DNA合成反應過程。PCR技術的基本反應由三個步驟組成:
1. 變性:通過加熱使模板DNA完全變性成為單鏈,同時引物自身和引物之間存在的局部雙鏈也得以消除;
2. 退火:將溫度下降至適宜溫度,使引物與模板DNA退火結合;
3. 延伸:將溫度升高,熱穩定DNA聚合酶以dNTP為底物催化合成DNA鏈延伸。
以上三部為一個循環,新合成的DNA分子又可以作為下一輪合成的模板,經多次循環後即可達到擴增DNA片段的目的。
PCR的主要應用
最初建立PCR是為了擴增已知序列的靶基因。因為在PCR方法問世以前,要獲得一個靶基因,必須建立基因文件庫,然後從成千上萬的菌落中通過Southern blot 雜交篩選含有靶基因的克隆。這樣既費時又費錢,特別是在克隆真核生物基因時難度更大。自從建立了PCR方法以後,使克隆已知序列的基因變得非常容易。為了適應分子生物學的快速發展,PCR方法也得到了不斷發展,現在PCR已應用到生命科學的各個領域。
1. 基礎研究方面的應用
目前從事分子生物學的實驗室和研究人員,幾乎每天都在使用PCR,可以說幾乎沒有一個分子生物學家沒有使用過PCR。因此,PCR與分子克隆一樣是分子生物學實驗室的常規方法,可用於達到以下目的:
l 擴增目的基因和鑒定重組子;
l 克隆基因;
l 基因功能和表達調控的研究;
l 基因組測序;
l 制備單鏈模板;
l 致突變;
2. PCR在臨床上的應用
l 在遺傳學上的應用:人類的遺傳性疾病是因為某一鹼基序列發生了突變,使之缺失或形成某一限制性內切酶的識別位點,通過PCR結合限製片段長度多態性分析(PCR-RFLP),就可以從基因的水平對遺傳性疾病進行分析。例如,血友病甲是一種常見的遺傳性出血性疾病,患者體內缺乏凝血因子FVIII這是由於基因第14個外顯子的第336位氨基酸的編碼基因發生了突變,產生了一個新的PstI酶切點,因此可以使用PCR-RFLP對血友病進行診斷。PCR還可以用來檢測遺傳性耳聾和Leber遺傳性視神經病。
l 在腫瘤研究中的應用:PCR已日益廣泛應用於腫瘤的病因與發病機理研究以及腫瘤診斷與治療的研究中。例如,差異顯示PCR技術能針對不同腫瘤尋找其特異而敏感的標志物,並用於腫瘤早期診斷、判斷預後及療效評估。另一方面,在使用普通放療、化療的同時可結合定量PCR技術檢測微小殘留病灶,以進一步改進治療方案。此外,由於癌症的發生在一定意義上是單個細胞分子發生變化,因而可以使用單細胞PCR技術對癌症的發病機理進行研究。
l 檢測病原體
l 在基因分型中的應用:當進行器官移植時並須先組織配型工作,此時常應用序列特異性寡核苷酸多態性PCR(PCR-sequence specific oilgonucleotide polymorphism,PCR-SSOP)對人類白細胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)進行分型,使移植成功率大大提高。此外PCR-限制性片段長度多態性也可以用於對HLA的分型。
3. 在法醫學中的應用
例如:最早應用DNA限制性片段長度多態性結合PCR-RFLP來進行法醫學個體識別和親子鑒定。目前發現在真核生物基因組編碼和非編碼序列中的短串聯重復序列的重復次數在個體間存在著差異,因此可以使用短串聯重復PCR技術對其進行分析。使用PCR技術進行法醫鑒定的優點是樣品用量小並且適於對高度降解材料的檢測。除剛才提到的之外,可變數目串聯重復序列(variable number tandem repeat,VN-TR)PCR也可以用於法醫學個體識別和親子鑒定。
所以,綜上所述,PCR的確是一種分子生物學研究的基礎技術。在它30多年的發展中衍生出了諸如PCR-RFLP、PCR-SSOP、VN-TR,以及免疫PCR、致突變PCR和定量PCR等十幾種不同的技術方法。PCR技術可以為基因工程提供目的基因,並廣泛地應用於個體識別、親子鑒定、免疫配型、疾病診斷等方面。可以說,PCR已經滲透到了生命科學的各個領域。21世紀是生物工程的世紀。我相信,在今後的發展中PCR技術會不斷地得到擴充和完善,PCR技術也將發揮著越來越重要的作用。
參考書目:黃留玉,PCR最新技術原理、方法及應用,北京,化學工業出版社,現代生物技術與醫葯科技出版中心,2005年
Ⅳ 求Kary Mullis也就是PCR技術發明者在science上發表的那篇獲得諾貝爾獎的文章
Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase
Ⅳ 穆利斯的K.Mullis 和 PCR的故事
前言:在某個年代的美國,實驗室里可以狎妓,嬉皮士可以拿學位,《自然》雜志也很水,凡錯誤越多,成功也就越近,當然假設是正確率一定,而錯誤多說明嘗試次數也很多。
天曉得這傢伙是不是找到了自己的內心……
末代沙皇尼古拉二世、1918年的流行性感冒病毒、電影《侏羅紀公園》,以及辛普森殺妻案,這四件事情到底有什麼相關?答案是沒有。只不過近十幾年來生物技術的一項新發明,把它們給連在一塊了。這項技術就是「聚合酶鏈反應」(polymerase chain reaction,PCR)。
PCR的最大特點,是能將微量的DNA大幅增加。因此,無論是化石中的古生物、歷史人物的殘骸,還是幾十年前兇殺案中兇手所遺留的毛發、皮膚或血液,只要能分離出一丁點的DNA,就能用PCR加以放大,進行比對。這也是「微量證據」的威力之所在。
PCR的原理及做法其實不難,它利用DNA雙鏈復制的原理,將一條DNA序列不斷加以復制,使其數量以幾何級數方式增加,就可用來做定性的分析及各式各樣的應用。DNA雙螺旋結構於1953年發現,自此確立了它就是細胞里攜帶遺傳信息的分子。第一個細胞內用來復制DNA所需的聚合酶(polymerase,即PCR之P),也早在1956年分離成功。幾十年來,在試管內復制DNA已是許多實驗室的例行工作,但就是沒有人想到以PCR 方法大量復制DNA,就算想到也不認為可行,直到1983年。
DNA在復制時,其中兩條以氫鍵結合的互補鏈必須先行分開,才能各自作為復制的模板;而打開雙螺旋的最簡單方法就是加熱。在高溫下,雙股DNA鏈會分離成單股,等溫度降低後,互補的兩條DNA鏈又可以恢復成雙股。雖然DNA分子能耐高溫,但進行DNA復制所需的聚合酶是蛋白質,在高溫下會失去活性。這也是之前的研究人員不認為這種方法可行的原因之一。再有,要在千萬條DNA當中,以一小段已知序列製成的引物,「釣」出所需的片段,進行復制,也跟大海撈針差不多,這是另一個讓人卻步的理由。
PCR的發明人,一般公認是穆里斯(K. Mullis),他也因此獲得了1993年的諾貝爾化學獎。穆里斯在好些寫作中,包括1990年在《科學美國人》上的一篇文章,及1998年的自傳《心靈裸舞》(Dancing Naked in the Mind Field),都曾提到PCR這個構想的起源。然而,PCR從構想到實現,真的就是穆里斯一人之功嗎?PCR究竟是在什麼樣的環境下誕生的呢?
穆里斯的出身是生物化學家,1972在加州大學伯克利分校取得博士學位,專長有機合成。一早他就表現出桀驁不馴的性格,在那嬉皮的年代,吸食自製的迷幻葯不算太稀奇,穆里斯也樂於此道。更讓人難以想像的是,他在經歷迷幻葯之旅的過程中,居然想出了某個解釋大爆炸宇宙學的理論,寫了出來投稿到《自然》周刊,居然登了出來。他也因此通過了博士資格考試,因為有文章發表在《自然》周刊的教授已然不多,學生更是少見。至於他的博士論文,也是用「帶點幽默的口語化寫成」(穆里斯自己的說法),要不是寬容的指導老師幫他講話,只怕要重寫。
穆里斯另一個毫不掩飾的愛好是女人,這也給他的生涯帶來許多轉折。博士學位到手後,他隨著新婚的第二任妻子來到堪薩斯州,因妻子的關系進了該州的醫學院就讀,他也在那兒的心臟科找到與其學位並不相稱的工作。不久他就感到厭惡,因為實驗需要宰殺許多老鼠。1975年,他與妻子仳離,又與後來的第三任妻子回到加州灣區,在第一任妻子所有的一家糕餅店當了近兩年的經理。1977年,才又回到舊金山加州大學醫學院的葯物化學實驗室,走的仍然不是學術的正途,也同樣在不久以後,對新工作感到厭煩。
1979年,穆里斯進了灣區一家名叫「西特斯」(Cetus)的私人生物技術公司任職。當年,生物技術公司還處於萌芽階段,很少學術界人士願意離開象牙塔的庇蔭到私人企業工作。就算是到有規模的大葯廠,同樣也得不到多數同行的認可與祝福,認為是學術生涯的終點。然而西特斯卻是一個極為特殊的所在,這家公司集結了一批有能力、有夢想的科學家,在自由開放的風氣下,共同朝既定的目標前進。這和一般學院里各大教授及實驗室的主持人關起門來各行其是的做法,相當不同。西特斯聘用穆里斯,是想借重他有機化學合成的專長,負責合成寡核苷酸(短鏈的DNA分子),以供實驗所需。
自1970年代起,由於發現選擇性切割及接合DNA分子的限制性內切酶,可將DNA分子加以重組,因此引發了基因工程的開展,才出現生物技術這個產業。於是,西特斯公司從1970年代以製造維生素及抗生素為主的公司轉型,進入1980年代以基因產品為主的研發。生長激素、胰島素、凝血因子、干擾素、白介素等,都是西特斯的研發對象。1981年,西特斯正式成為上市公司,籌措到大筆資金。
穆里斯就是在這股氛圍下進入西特斯的。其實他做的工作,不算什麼研究,只是設法改進寡核苷酸合成的效率而已。穆里斯花了很多時間玩當時剛流行的個人電腦(還不是IBM的),也經常提出古怪的想法,其中大部分都是錯的。他爭強好鬥、不接受批評的個性,也令他到處結怨。他在工作單位與異性的關系,更惹出許多麻煩,甚至要勞動主管出面解決。1981年,他升任寡核苷酸合成部門的主管。為了提高產量及節省時間,他省略了品質管理的步驟,引起使用單位的不滿,聲稱品質不佳的寡核苷酸使得他們的研究出現問題,穆里斯則反擊說是使用單位本身的能力不足所致。
PCR的點子,也就是在這樣的情況下誕生的。根據穆里斯自己的說法,那是在1983年春天的一個周五晚上,他開車帶著女友前往鄉間的小屋度周末。在蜿蜒的鄉間公路上開著車,一段DNA反復復制的景像,在他的腦海里冒了出來。穆里斯原以為這樣簡單的想法,應該有人提出過,但搜索文獻後卻發現沒有。在「頓悟」 之後的三到五個月間,穆里斯並沒有任何行動,原因如今也不清楚。該年8月,穆里斯首次在公司里正式作了有關PCR原理的報告,聽者反應冷淡。一來,大家已經習慣了他的胡思亂想;再者,多數人的想法是,這個原理太簡單了,如果可行的話,一定早有人做過,否則,里頭一定有它不可行之處,但也沒有人明確說得出來,為什麼不可行。
於是,穆里斯得著手證明這個構想的可行性。從1983年9月起,穆里斯陸續進行了一些實驗,換過幾個DNA模板,也嘗試不同的加熱、降溫周期,結果都不夠肯定,頂多隻在電泳凝膠上形成一條若有若無的線條,未能說服旁人PCR發揮了增幅的功效。1984年6月,穆里斯在公司又因男女關系惹出事端,引起眾怒,瀕臨被開除的命運。結果是引薦他進入公司的上司為他說情,只免除了他的主管職務,並予轉組,同時限定他在一年內把PCR建立起來。
任何研究方法從概念提出到實際應用之間,所需投入的精力與時間,大多為一般人所低估。由於穆里斯本身沒有分子生物學的訓練,公司派了技術員協助,前後一共有三位。這些人在PCR的發展上,發揮了重要的作用。1984年11月,穆里斯的技術員首次取得可信的結果,證明了PCR的可行。於是在1985年初,公司決定讓技術精湛的日裔技術員才木(Randall Saiki)加入工作,這是一項正確的決定。在自動化的儀器出現之前,PCR是個勞動密集型的實驗方法,需要長時間的反復操作,手腳不利落的人是做不來的。才木的結果則干凈漂亮,讓人無從置疑。
到了1985年春天,西特斯的高級主管已經對PCR的潛力信服,也開始擔心消息外泄(穆里斯自己是個大嘴巴),而讓旁人取得先機。3月里,他們送出了第一個專利申請,也准備在10月舉行的美國遺傳學會年會上報告成果,但之前必須將正式的論文寫好投送才保險。他們決定寫兩篇文章,一篇關於PCR的理論,由穆里斯執筆先行發表,第二篇則集中在PCR的應用上,以才木的實驗結果為主,隨後推出。結果整個夏天,穆里斯都在玩電腦,一再拖延論文的寫作。到9月下旬另一篇應用文章寫好投送時,穆里斯還沒有動靜。因此,第一篇提到PCR這個方法的論文,於1985年12月20日發表在《科學》周刊上,共有七位作者,才木排頭名,穆里斯則排第四。
到了該年12月,穆里斯才將論文寫好,並投給《自然》周刊。但穆里斯忘了附上一封給編輯的信,當然也就沒有說明該文與《科學》周刊上的那篇有何不同,結果遭到退稿。震驚之餘,他轉投《科學》周刊,並由西特斯的主管幫助寫了封信給編輯,結果仍然遭到退稿。這時,穆里斯把怒氣轉向公司,認為那是公司的陰謀,想要竊取他發明PCR的功勞。科學發明的優先權及功勞之爭,科學史上可謂不絕於書,也常是公婆都有些道理,不細察背景與經過,只憑後人記載的片言只語,是很難了解真相的。至於PCR的概念是穆里斯的結晶,沒有什麼人有異議,只不過將概念實現的過程,就復雜得多了。
穆里斯的文章兩度遭退稿後,公司里有人建議投給《酶學方法》(Methods of Enzymology),主要是因為有人與該刊主編吳瑞相熟,較好溝通,同時PCR的性質也適合該強調方法學的刊物。於是,穆里斯的文章終於得到發表,只不過整整晚了一年,到1987年初才問世。這篇文章只有穆里斯及另一位技術員兩人掛名。
為了表示他們並無意爭功,西特斯的主管向冷泉港實驗室的沃森(DNA雙螺旋結構的發現人之一)推薦穆里斯在1986年5月舉行的「人類分子生物學」專題研討會中,報告PCR的原理及實際應用結果。這是穆里斯生平第一次受邀演講,分子生物學界有頭有臉的人也都在場。結果他表現不錯,建立了往後人們的印象: PCR是穆里斯一手發明的。冷泉港專題研討會的專刊於1986年底出版,還在《酶學方法》的文章之前,穆里斯掛頭名。
自此,PCR之名及其強大的應用性就廣為人知了。然而,將PCR變成真正成熟技術的臨門一腳,則是耐高溫DNA聚合酶的引進。
先前提到,PCR的操作過程中,需要反復加熱與降溫的步驟,而前一次循環所使用的大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下就變性了,因此在每一次冷熱循環之後,都要加入新鮮的聚合酶。這個做法不但煩瑣,並且昂貴。按當時的價格,一次循環所需的聚合酶值1美元,30個循環下來就是30美元,循環更多次就更不得了。因此,1986年春,穆里斯首度提出使用耐高溫酶的想法。經過文獻搜尋,果然找到了兩篇有關文獻,較早的一篇是在美國做的,另一篇則是俄國科學家的成果,以俄文發表。
第一篇報道分離耐高溫DNA聚合酶的工作,是一位來自台灣的年輕科學家初試啼聲之作。1973年,錢嘉韻隨著留學熱潮到俄亥俄州的辛辛那提大學生物系就讀。她的指導老師崔拉(J. Trela)對一種黃石公園的熱泉里發現的嗜熱菌(Thermus aquaticus)感到好奇,就讓錢及另一位美國學生以該細菌為論文研究的主題。在另一位老師的指導下,錢學會了從細胞中分離蛋白質,成功分離出該細菌耐高溫的Taq DNA聚合酶。
1975年獲碩士學位後,錢轉往衣阿華州立大學取得神經生物學博士學位,1982年回到陽明醫學院神經科學研究所任教,至今已滿20年。那篇歷史性作品,發表於1976年的《細菌學雜志》(Journal of Bacteriology),她是第一作者,只不過用了英文名字Alice,再加上她後來掛了夫姓(Chang),以至沒有太多人知道,該篇被廣為引用的文章的作者A. Chien就是錢嘉韻。
穆里斯雖然提出將Taq DNA聚合酶應用到PCR的建議,但當時並沒有現成的可用,他得想辦法自己分離。西特斯有全套分離蛋白質的裝備,也有人願意指導,但穆里斯是個拖延成性的人。等了幾個月後,公司其他人只有自己動手,按著先前錢等人發表的步驟,三個星期就分離出純化的Taq DNA聚合酶。1986年6月,才木首度將其應用於PCR,效果就好得驚人,可說是一戰成功。Taq DNA聚合酶不但大大簡化了PCR工作,同時專一性及活性都比之前使用的酶更強,背景雜訊也幾乎都消除了。自此,PCR取得了完全的成功。
穆里斯與西特斯的關系此後更加惡化,他完全不認為自己在發表文章的過程中有任何疏失,並要求未來五年內有關PCR發表的文章,都由他掛頭名。他還在公開場合批評公司其他人士。終於,穆里斯於1986年9月離開了西特斯。西特斯給了他五個月的薪水及一萬美元獎金,但按產業慣例,PCR的專利權屬於西特斯公司。
離開西特斯後,穆里斯繼續擔任過一些生物技術公司的顧問,但再沒有發表過一篇正式論文。以他的說法,PCR就是他一人發明的,得了諾貝爾獎的肯定後,也更聽不到太多其他的聲音。1991年12月,霍夫曼羅氏葯廠據稱以三億美元購得了西特斯的PCR技術專利,西特斯公司也走進了歷史。直到最近幾年,由於之前錢嘉韻等人已經發表的工作,Taq DNA聚合酶的專利權遭到挑戰,連帶使PCR的專利也受到影響,不過那又是另外一個故事了。
Ⅵ PCR是由誰提出來的 漢語名字 ,謝謝!
Polymerase Chain Reaction聚合酶鏈式反應
1985年,美國科學家Kary Mullis在高速公路的啟發下,經過兩年的努力,發版明了PCR技術,並權在Science雜志上發表了關於PCR技術的第一篇學術論文。
Ⅶ PCR傳奇:一個生物技術的故事
本書依據大l量第一手文獻和訪談材料,n生動揭示了當代重大生物技術發明PCR的動人內幕,v深入考察了wPCR從理論概念孕育到實用工具開發的曲折歷C程,充分展現了西特斯公司科學家在20世紀80年代挑戰學院科學JI體制,造就高風險、高回報的風險資本環境的開拓創新精神。本書尤其R傳神地再現了1993年諾貝爾化學獎得主穆利斯發Y明PCR的富有傳奇色彩的歷險記,探討了生物技術產f業發展的科學、技術、文化、社會、經濟、
Ⅷ PCR發明者的一些有趣的故事
呵呵,網路一下《小混混得了諾貝爾獎》
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Ⅸ mulis發明了pcr技術,是在哪一年獲得了諾貝爾化學獎
1995年。
1995年,美國科學家Mulis因發明了PCR技術而獲得了諾貝爾化學獎。PCR和生物體內DNA的復制都必需的條回件包括DNA聚合酶答、模板DNA、能量、游離脫氧核苷酸等。
諾貝爾化學獎是以瑞典著名化學家、硝化甘油炸葯發明人阿爾弗雷德·貝恩哈德·諾貝爾(1833-1896)的部分遺產作為基金創立的5項獎金之一。諾貝爾獎包括金質獎章、證書和獎金支票。
諾貝爾獎的獎金數視基金會的收入而定,其范圍約從11000英鎊(31000美元)到30000英鎊(72000美元)。獎金的面值,由於通貨膨脹,逐年有所提高,最初約為3萬多美元,60年代為7.5萬美元,80年代達22萬多美元。
不同獎項、獎章的背面飾物不同。每份獲獎證書的設計也各具風采。頒獎儀式隆重而簡朴,每年出席的人數限於1500人至1800人之間,其中男士要穿燕尾服或民族服裝,女士要穿嚴肅的夜禮服,儀式中的所用白花和黃花必須從聖莫雷空運來,這意味著對知識的尊重。
Ⅹ pcr技術的出現是哪幾個故事促成的
PCR的最大特點,是能將微量的DNA大幅增加。因此,無論是化石中的古生物、歷史人物的殘骸,還是幾十年前兇殺案中兇手所遺留的毛發、皮膚或血液,只要能分離出一丁點的DNA,就能用PCR加以放大,進行比對。這也是「微量證據」的威力之所在。
PCR的原理及做法其實不難,它利用DNA雙鏈復制的原理,將一條DNA序列不斷加以復制,使其數量以幾何級數方式增加,就可用來做定性的分析及各式各樣的應用。DNA雙螺旋結構於1953年發現,自此確立了它就是細胞里攜帶遺傳信息的分子。第一個細胞內用來復制DNA所需的聚合酶(polymerase,即PCR之P),也早在1956年分離成功。幾十年來,在試管內復制DNA已是許多實驗室的例行工作,但就是沒有人想到以PCR方法大量復制DNA,就算想到也不認為可行,直到1983年。
DNA在復制時,其中兩條以氫鍵結合的互補鏈必須先行分開,才能各自作為復制的模板;而打開雙螺旋的最簡單方法就是加熱。在高溫下,雙股DNA鏈會分離成單股,等溫度降低後,互補的兩條DNA鏈又可以恢復成雙股。雖然DNA分子能耐高溫,但進行DNA復制所需的聚合酶是蛋白質,在高溫下會失去活性。這也是之前的研究人員不認為這種方法可行的原因之一。再有,要在千萬條DNA當中,以一小段已知序列製成的引物,「釣」出所需的片段,進行復制,也跟大海撈針差不多,這是另一個讓人卻步的理由。
PCR的發明人,一般公認是穆里斯(K. Mullis),他也因此獲得了1993年的諾貝爾化學獎。穆里斯在好些寫作中,包括1990年在《科學美國人》上的一篇文章,及1998年的自傳《心靈裸舞》(Dancing Naked in the Mind Field),都曾提到PCR這個構想的起源。然而,PCR從構想到實現,真的就是穆里斯一人之功嗎?PCR究竟是在什麼樣的環境下誕生的呢?
先前提到,PCR的操作過程中,需要反復加熱與降溫的步驟,而前一次循環所使用的大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下就變性了,因此在每一次冷熱循環之後,都要加入新鮮的聚合酶。這個做法不但煩瑣,並且昂貴。按當時的價格,一次循環所需的聚合酶值1美元,30個循環下來就是30美元,循環更多次就更不得了。因此,1986年春,穆里斯首度提出使用耐高溫酶的想法。經過文獻搜尋,果然找到了兩篇有關文獻,較早的一篇是在美國做的,另一篇則是俄國科學家的成果,以俄文發表。
第一篇報道分離耐高溫DNA聚合酶的工作,是一位來自台灣的年輕科學家初試啼聲之作。1973年,錢嘉韻隨著留學熱潮到俄亥俄州的辛辛那提大學生物系就讀。她的指導老師崔拉(J. Trela)對一種黃石公園的熱泉里發現的嗜熱菌(Thermus aquaticus)感到好奇,就讓錢及另一位美國學生以該細菌為論文研究的主題。在另一位老師的指導下,錢學會了從細胞中分離蛋白質,成功分離出該細菌耐高溫的Taq DNA聚合酶。
1975年獲碩士學位後,錢轉往衣阿華州立大學取得神經生物學博士學位,1982年回到陽明醫學院神經科學研究所任教,至今已滿20年。那篇歷史性作品,發表於1976年的《細菌學雜志》(Journal of Bacteriology),她是第一作者,只不過用了英文名字Alice,再加上她後來掛了夫姓(Chang),以至沒有太多人知道,該篇被廣為引用的文章的作者A. Chien就是錢嘉韻。
穆里斯雖然提出將Taq DNA聚合酶應用到PCR的建議,但當時並沒有現成的可用,他得想辦法自己分離。西特斯有全套分離蛋白質的裝備,也有人願意指導,但穆里斯是個拖延成性的人。等了幾個月後,公司其他人只有自己動手,按著先前錢等人發表的步驟,三個星期就分離出純化的Taq DNA聚合酶。1986年6月,才木首度將其應用於PCR,效果就好得驚人,可說是一戰成功。Taq DNA聚合酶不但大大簡化了PCR工作,同時專一性及活性都比之前使用的酶更強,背景雜訊也幾乎都消除了。自此,PCR取得了完全的成功。
穆里斯與西特斯的關系此後更加惡化,他完全不認為自己在發表文章的過程中有任何疏失,並要求未來五年內有關PCR發表的文章,都由他掛頭名。他還在公開場合批評公司其他人士。終於,穆里斯於1986年9月離開了西特斯。西特斯給了他五個月的薪水及一萬美元獎金,但按產業慣例,PCR的專利權屬於西特斯公司。
離開西特斯後,穆里斯繼續擔任過一些生物技術公司的顧問,但再沒有發表過一篇正式論文。以他的說法,PCR就是他一人發明的,得了諾貝爾獎的肯定後,也更聽不到太多其他的聲音。1991年12月,霍夫曼羅氏葯廠據稱以三億美元購得了西特斯的PCR技術專利,西特斯公司也走進了歷史。直到最近幾年,由於之前錢嘉韻等人已經發表的工作,Taq DNA聚合酶的專利權遭到挑戰,連帶使PCR的專利也受到影響,不過那又是另外一個故事了。