واکنش زنجیره ای پلی مراز: انواع، کاربرد ها، ابزارهای بیوانفورماتیک و راهنمای طراحی آغازگر

واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) یک فناوری بسیار مهم و کاربردی در زمینه های مختلف علوم زیستی و پزشکی می باشد. با استفاده از این تکنیک می توان در شرایط درون شیشه ای (in vitro) با حداقل مقدار DNA، میلیون ها نسخه از یک الگوی مشخص را تکثیر نمود. این امر پیشرفت های عمده ای در زیست شناسی مولکولی و پزشکی رقم زده است. این تکنیک کاربرد های بسیار متنوعی در علوم زیستی دارد. آغازگرهای PCR جزء جدایی ناپذیر PCR هستند. آغازگرهایی که به خوبی طراحی شوند به سیستم PCR اجازه می دهند تا با دقت کار کند. برای ایجاد یک جفت آغازگر خوب PCR، عوامل متعددی از جمله طول جفت باز، دمای ذوب و اتصال، تکرار جفت باز، و غیره باید در نظر گرفته شوند. آغازگرهای PCR که با دقت طراحی می شوند نه تنها حساسیت و اختصاصیت را افزایش می دهند، بلکه تلاش صرف شده برای بهینه سازی تجربی را نیز کاهش می دهند، در حالیکه طراحی ضعیف آغازگر همراه با عدم بهینه سازی شرایط واکنش احتمالا منجر به کاهش دقت فنی و تشخیص مثبت یا منفی کاذب در تکثیر قطعات DNA هدف می شود. بیوانفورماتیک نه تنها برای تحقیقات پایه بلکه برای تحقیقات کاربردی در علوم زیستی به ابزاری اساسی تبدیل شده است. ابزارهای طراحی آغازگر با خودکارسازی محاسبات پیچیده و دقیق در کمترین زمان ممکن طراحی بهینه و کارآمد آغازگر ها را فرآهم می کنند.

مقاله حاضر یک مقاله مروری می باشد که به شیوه تحلیل محتوا (Content analysis) با جستجوی کلید واژه های واکنش زنجیره ای پلی مراز (PCR)، انواع PCR، طراحی آغازگر برای PCR در مقاله های مرتبط در پایگاه های اینترنتیGoogle scholar ،Web of science ،PubMed و Scopus بدست آمده است.

این مقاله قصد دارد با مروری بر روش PCR، انواع و کاربردهای آن و با استفاده از پیوندها و خدمات موجود در وب، راهنمایی تقریبا کامل به منظور طراحی آغازگر های کارآمد و بهینه برای آنالیز های PCR و qPCR ارایه نماید. در این راستا، در قسمت اول مقاله انواع روش ها از قبیل PCR استاندارد، PCR رونویسی معکوس (RT- PCR)، PCR کمی (qPCR)، RT-PCR/qPCR ترکیبی،... با ارایه اشکال مناسب توضیح داده شده است. در ادامه کاربرد انواع PCRها با تاکید بر تحقیقات غلات خلاصه شده است. در انتها روش های طراحی آغازگر خصوصا برای qPCR، طبقه بندی و بررسی نرم افزارهای موجود و قابلیت های آنها، روش ها و نرم افزارهای بررسی خصوصیات آغازگرها برای کسب حداکثر اختصاصیت و کارایی PCR، نحوه استخراج توالی ژن در طراحی آغازگر برای PCR با ارایه مثال های عملی ارایه شده است.

یک PCR با آغازگرهای ضعیف به دلیل تکثیر غیر اختصاصی و یا تشکیل دیمر آغازگر، می تواند محصول کمی داشته باشد یا اصلا محصولی به دنبال نداشته باشد. ابزار های آنلاین متعددی معرفی شدند که برای تهیه آغازگرهای موثر برای PCR در زمینه زیست مولکولی استفاده می شوند.