Polymerase Kettenreaktion

Polymerase Kettenreaktion (PCR), Anyone? Der November hat wohl einen Biohacking-Schwerpunkt, so wie's aussieht! Nun denn: Auch diese etwas sperrig betitelte Methode zur Vervielfältigung von Erbsubstanz ist Gegenstand zentraler Bemühungen der "Crowdsourced Science"-Bewegung. 

Zur (bewegten) Geschichte: Die Idee zur PCR wurde Anfang der 1970er Jahre vom norwegischen Postdoc Kjell Kleppe im Labor des Nobelpreisträgers Har Gobind Khorana ersonnen - und gleich wieder vergessen. Schade eigentlich, denn so konnte Kary Mullis sie 1983 erneut erfinden und 1993 den Nobelpreis für Chemie einkassieren. Doch Mullis arbeitete für die kalifornische Biotech-Firma Cetus - der war das gerade mal eine Prämie von 10.000 US-Dollar wert. Später verkaufte Cetus die Rechte an der PCR-Methode inkl. einem Patent an die Firma Roche. Wir ahnen es alle: Für 300 Millionen Dollar. Während bei Cetus die Sektkorken knallten, musste Roche feststellen, dass das patentierte Enzym bereits 1980 von einem russischen Forscher beschrieben wurde. Folge: Jahrelanger Rechtsstreit, Entzug des Enzym-Patents und die US-Patente für die PCR-Technologie liefen im März 2005 ebenfalls aus. Autsch.

Kann uns wurscht sein, wir pfeifen auf Patente und legen mal direkt selbst los. Denn PCR ist keine Zauberei, sondern "a relatively simple and inexpensive tool that you can use to focus in on a segment of DNA and copy it billions of times over". Das sagen unsere alten Bekannten (siehe ältere DNS-Postings) von der Uni in Utah und zeigen das auch in ihrem PCR Virtual Lab. Wichtigste Hardware: Ein Thermocycler, ein sehr penibler DNS-Kocher. Wer 512 Dollar übrig hat, kann sowas bald als Bausatz bei den Jungs von OpenPCR  kaufen (wurde sogar der US-"Bioethics Commission" vorgestellt, siehe Ponoko-Blog), Standard-Laborgeräte kosten ca. 2700€.

1. Er erhitzt die Ursuppe aus DNS-Fragment, Primer und Enzym (Polymerase) zunächst auf 95° - die Wasserstoffbrücken zwischen den Basenpaaren werden gekappt, aus einer Doppelhelix werden zwei einzelne Stränge ("Matrizen"). 
2. Dann kühlt er auf 50° ab: Die DNS-Stränge wollen sich jetzt wieder vereinigen, aber die "Primer" sind schneller (und zahlreicher), lagern sich an die DNS an und bestimmen Anfang und Ende des zu kopierenden Strangs. Primer sind Oligomere (die etwas schlichten, aber herzensguten Verwandten der Polymere), Molekülketten, die nur aus wenigen Nukleotiden bestehen. Primer werden für jede Matrize speziell  zusammengestellt - das geht dank Primerfox sogar online. Kaufen kann man sowas hier. 
3. Schließlich erhöht er die Temperatur auf 72°, damit das Enzym (z.B. "Taq" Polymerase, gewonnen aus einer Bakterie, die in Geysiren lebt: "Thermus aquaticus" = Taq) den eigentlichen Kopiervorgang dank "komplementärer Basenpaarung" (in der DNA interagieren aufgrund ihrer chemischen Struktur immer Adenin & Thymin sowie Cytosin & Guanin) durchführen kann. Taq könnten wir natürlich bei Roche kaufen *kicher*

Und wozu das Ganze? PCR ist ua unverzichtbar, um winzigste Proben genetisch untersuchen zu können. Stichwort "Genetischer Fingerabdruck". Es reicht also eine angesabberte Lord Extra, um einen Vaterschaftstest durchzuführen. Jetzt wissen wir auch, wie RTL2 es immer schafft, dass Pappi aus allen Wolken fällt...