מהו PCR במיקרוביולוגיה וכיצד הוא פועל?

מהו PCR (תגובת שרשרת של פולימראז)?

PCR היא שיטה בביולוגיה מולקולרית המאפשרת להעתיק מיליוני עותקים של מקטע מסוים של חומר גנטי מתוך דגימה קטנה מאוד. במיקרוביולוגיה הדבר מאפשר לאתר נוכחות של מיקרואורגניזם מסוים באמצעות זיהוי רצף גנטי האופייני לאותו מין, במקום לגדל אותו ולעקוב אחר גדילתו כמו בבדיקה מיקרוביולוגית מסורתית.

כיצד פועל PCR במיקרוביולוגיה?

מיצוי החומר הגנטי

מפיקים את החומר הגנטי (DNA או RNA) שבדגימה ומטהרים אותו כדי לסלק חומרים העלולים להפריע לתגובה.

הגברה

משתמשים באנזימים (פולימראזות) וב"פריימרים" שתוכננו לזהות את הרצף הגנטי של המיקרואורגניזם המבוקש. באמצעות מחזורי טמפרטורה אותו רצף מוכפל באופן מעריכי.

זיהוי ופירוש

מכשיר מזהה אות פלואורסצנטי שעוצמתו יחסית לכמות החומר שהוגבר. אם הוא חוצה סף מסוים, התוצאה מתפרשת כחיובית.

PCR בזמן אמת מול PCR מבוסס RNA

PCR מסורתי בזמן אמת מגביר ומזהה DNA, ולכן הוא עשוי לזהות גם תאים חיים וגם שרידים גנטיים של תאים לא פעילים (למשל לאחר בישול או פסטור). טכנולוגיות מבוססות RNA — שמתפרק מהר בהרבה לאחר מות התא — משקפות בדרך כלל טוב יותר נוכחות של מיקרואורגניזמים פעילים, דבר החשוב באיתור פתוגנים כמו Salmonella או Listeria monocytogenes. TAAG פיתחה את טכנולוגיית AiGOR™ שלה על בסיס עיקרון זה. (מידע שלא אומת באופן עצמאי: יש לאמת את הביצועים ההשוואתיים המדויקים מקרה-מקרה מול TAAG.)

PCR מול שיטות גידול מסורתיות

זמן תגובה

גידול מסורתי עשוי להימשך יומיים עד שבעה ימים. PCR מקצר זמן זה משמעותית משום שאינו תלוי בגדילה נראית לעין של מושבות.

רגישות וסגוליות

שתי השיטות, כשהן מאומתות היטב, יכולות להגיע לרמות המתאימות לשימוש תעשייתי; הבחירה תלויה במיקרואורגניזם, במטריצה ובדרישות הרגולטוריות.

מגבלות כל שיטה

הגידול המסורתי נותר במקרים רבים שיטת הייחוס הרגולטורית — זו שמדווחת בסופו של דבר תוצאה ביחידות יוצרות מושבות. PCR מחייב פרוטוקולי מיצוי מוגדרים היטב, שכן מטריצות מורכבות מסוימות עלולות להפריע לתגובה.

יישומי PCR בתעשיית המזון

הוא משמש בעיקר בניטור סביבתי של מפעלים ובבדיקת מוצר מוגמר, וכן בחקירות שורש.