Die PCR vervielfältigte einen DNA-Abschnitt allein durch Erhitzen und Abkühlen

Nahezu jede Verwendung eines DNA-Fragments – die Diagnose einer Krankheit, die Sequenzierung eines Gens oder die Erstellung eines genetischen Fingerabdrucks einer Person – benötigt weit mehr Kopien davon, als eine Probe liefert. Das Arbeitspferd war früher das Klonieren in Bakterien, was langsam und fummelig ist, daher war ein schnelles Verfahren zur Amplifikation eines ausgewählten Abschnitts im Reagenzglas ein echter Gewinn.

Mullis konzipierte die PCR im April 1983 während einer Autofahrt, als er sein Wissen, dass DNA sich durch Hitze trennt und wieder zusammenlagert, mit der Idee einer iterativen Schleife verband. Zwei Primer flankieren das Ziel, und eine hitzestabile Polymerase kopiert sie; Erhitzen trennt die Stränge, Abkühlen lässt die Primer binden, und die Polymerase verlängert über das Ziel hinweg. Da die neuen Kopien ebenfalls kopiert werden, verdoppelt sich das Ziel in jedem Zyklus.

Mullis' erstes erfolgreiches Experiment gelang im Dezember 1983, nachdem bei Cetus eine Gruppe gebildet worden war, um es zu perfektionieren, und die erste Patentanmeldung wurde im März 1985 eingereicht. Ein paar Stunden thermischen Zyklierens ergeben Milliarden identischer Kopien, was genau die Amplifikation ist, die eine diagnostische oder sequenzierende Messung benötigt.

Lass abwechselnde Hitze ein Ziel-DNA-Segment verdoppeln

Die Verdopplung des Ziels in jedem Zyklus ergibt eine exponentielle Amplifikation, die ein Molekül in Stunden in Milliarden verwandelt.

Zwei Primer flankieren das gewünschte Segment, sodass nur dieser Abschnitt und nicht das gesamte Genom kopiert wird.

Es benötigt keine lebenden Zellen, ist daher schnell, kostengünstig und funktioniert mit einer winzigen degradierten Probe.

Wenn du viel von etwas brauchst, von dem du nur eines hast, versuche nicht, es zu ernten; baue stattdessen eine Schleife, die die Menge bei jedem Durchlauf verdoppelt, und das exponentielle Wachstum erledigt fast die ganze Arbeit.

Die PCR wurde zur Grundlage der Molekularbiologie, brachte Mullis 1993 den Nobelpreis ein und erzeugte rund 2 Milliarden US-Dollar an Lizenzgebühren; Cetus patentierte und lizenzierte sie breit, und sie bildet heute die Grundlage für DNA-Diagnostik, Forensik, Genomik und Pandemietests.