手制PCR不再是梦想

　　       研究者利用极其便宜的材料，结合流体动力学的基本原理，成功研制出了一种既便宜又有效的PCR实验装置。

        基因扩增仪(PCR)是你实验室里最昂贵的仪器设备，还记得那样的时候么？这种情况以后可能就不会发生了；即使情况不变的话，仍然会有像百战天龙这部电影中的类似情节供你选择：自己动手做一个PCR，使用的材料也就包括橡胶垫、玻璃片以及细线这类简单的东西。目前，一些德国科学家就实现了这样的梦想，表明即使是电影中的惊险情节也能在现实中偶尔演绎一把。

        对流，是指由于热交换反应而在一个密闭液体系统中发生的流动现象。早在2002年，两个实验小组就各自独立地构思出对流PCR系统模型，他们的思路就是要利用对流作为PCR反应的实验基础。在这些系统中，溶液中的DNA在加热的区域中就会变性，同时在退火发生的情况下，热的混合物就会流向系统中冷的区域；之后，退火的DNA被替代，通过持续的液体流动，它又回到热的区域中，在重新回到变性温度环境中之前它会产生引物延伸反应的条件。

        他第一次研制这种仪器时，使用的是红外激光作为热源。“这简直是我在美国洛克菲勒大学做博士后研究时的一个意外发现，”他说：“我当时想用红外激光加热水......就是为了能在液体中产生急剧的温度变化，在第一次实验中，我们使用了这种激光，发现了快速的对流现象；那个时候，我们实验室的其他人正在使用PCR做实验，于是大家就想到在研究工作中把这种现象也考虑进入。”在概念上验证之后，Braun现在要制造一个更为简单的装置，他在新近发表在应用物理学通讯(APL)上的一篇论文中介绍了自己的研究结果。“此前的疑问是，我们能做出更为简单的东西么？”  Braun说：“最后就找到了现在这样的PCR实验方法，它从本质上讲，就是仅仅需要人们把一个加热的电线放入溶液中。”这样的描述，看起来很谦虚，但也很精确：PCR混合物被简单地放入到开放的“井”中，这些“井”是由粘结到一个盖玻片上的硅树脂层的中间出现小洞时形成的；接着这些混合物被连接在一个加热系统上的细铜线加热，同时在顶部涂有矿物油以防止蒸发。循环参数的改变可以通过调整加热系统来完成。Braun的研究小组发现了100基数对模板的快速扩增现象；根据利用激光对流完成的实验，Braun预计在更大的尺度范围内照样可以工作。“你可以进行2000基数对的实验，”他说：“我们为铜线设置了类似的条件，结果并没有发现它出现了什么异样，虽然我们还没有对此进行测试......我们非常乐观，终究会做出来的。”

        就这种方法的外推效果而言，Braun对其发明所需要的实验条件的判断相当务实。“我们能演示我们具有和真实的PCR一样的快速运转能力，但与传统技术相比，我们目前还没有优势可言，”  Braun说：“因此，这种技术对于一个点护理装置来说将更为有用。”但对于应用这种装置的研究者来说，包括针对发展中国家或农村诊所的情况来说，这种技术有可能变为一种天赐之物，它使得利用PCR诊断变得非常简单，而且出奇的便宜!”



        注：夏雨译自2006年1月号的《自然-方法学》，版权为英国NPG出版集团所有。更多信息请访问：http://www.natureasia.com/ch/naturemethods