OLIGONUCLEOTIDE LÀ GÌ

Thuật ngữ PCR là viết tắt của "Polymerase-Chain-Reaction", đây là một phản ứng nhân bản DNA dựa trên các chu kỳ nhiệt. Bài viết này nhằm giới thiệu các thông tin quan trọng về kỹ thuật PCR cũng như các vấn đề thường gặp khi sử dụng kỹ thuật này.

Bạn đang xem: Oligonucleotide là gì

 

KỸ THUẬT PCR LÀ GÌ?

 

Thuật ngữ PCR chỉ một phản ứng nhân bản DNA dựa trên các chu kỳ nhiệt. Phản ứng diễn ra trong một ống nghiệm nhỏ chứa dung dịch phản ứng (gọi là PCR mix). Trong PCR mix sẽ chứa các thành phần:

1) Polymerase chịu nhiệt (Taq polymerase), enzyme này có nhiệt độ hoạt động tối ưu ở 72 oC.2) 4 loại nucleotide (dNTP) gồm: dATP/dTTP/dGTP/dCTP là nguyên liệu để tổng hợp ra các bản sao DNA.3) DNA chứa trình tự mục tiêu (Template): Thông thường trong xét nghiệm thì đây là DNA thu nhận từ mẫu cần xét nghiệm.4) Cặp mồi đặc hiệu (Primer): Đây là các đoạn oligo-nucleotide dài khoảng 20 nucleotide và bắt cặp bổ sung đặc hiệu cho 2 đầu trình tự mục tiêu cần nhân bản.5) Cation Mg2+ (MgCl2): đây là co-factor quan trọng để Taq polymerase hoạt động hiệu quả.6) Dung dịch đệm Tris-KCl (PCR Buffer): Cung cấp môi trường thuận lợi cho phản ứng nhân bản diễn ra.

 

Ống nghiệm chứa PCR mix sẽ được đặt vào trong buồng ủ của máy luân nhiệt (Thermo cycler), ở Việt Nam thì thường gọi luôn là máy PCR. Nhiệt độ bên trong buồng ủ của máy PCR sẽ thay đổi theo chu kỳ, nhờ đó mà quá trình nhân bản DNA được diễn ra (xem video).

 

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA PCR

 

Một chu kỳ nhiệt của PCR sẽ gồm 3 giai đoạn nhiệt độ (Hình 1):

1 - Giai đoạn biến tính: Nhiệt độ sẽ được đưa lên 94 oC, các liên kết hydro sẽ bị phá vỡ khiến DNA bị biến tính trở thành dạng mạch đơn.

Xem thêm: Phòng Roh Là Gì - Tìm Hiểu Thuật Ngữ Trong Ngành Khách Sạn

2 - Giai đoạn bắt cặp: Nhiệt độ được hạ xuống 55 - 65 oC, các đoạn mồi sẽ bắt cặp bổ sung vào 2 đầu trình tự mục tiêu.3 - Giai đoạn kéo dài: Nhiệt độ được đưa lên 72 oC, Taq polymerase sẽ sử dụng dNTP để kéo dài đầu 3" của mồi và tạo ra mạch bổ sung.
*
Hình 1. Chu trình nhiệt của một quy trình PCR

Như vậy, cứ qua một chu kỳ nhiệt, số mạch DNA sẽ được nhân đôi. Nếu chu kỳ nhiệt lặp lại liên tục 30 - 40 lần thì số bản sao sẽ là 230 ~ 240 bản sao. Số lượng bản sao DNA khổng lồ này khi được gắn các phân tử phát tín hiệu (ví dụ Ethidium Bromide) có thể nhìn thấy bằng mắt thường trên gel điện di dưới ánh đèn UV (Hình 2).


1527453158292/Agarose-gel-electrophoresis-analysis-stained-with-ethidium-bromide-of-PCR-products.png" alt="*">
Hình 2. Ảnh chụp sản phẩm PCR (giếng 1~7) dưới ánh đèn UVtrên gel agarose nhuộm bằng Ethidium Bromide

 

VẤN ĐỀ NGOẠI NHIỄM SẢN PHẨM PCR

 

Nguyên lý của PCR là khuếch đại DNA, vì vậy các phòng thí nghiệm sử dụng PCR liên tục không sớm thì muộn cũng sẽ bị nhiễm sản phẩm PCR lên tất cả các thiết bị, dụng cụ, hóa chất. Người làm thí nghiệm sẽ nhận ra được thảm họa này khi toàn bộ các lần chạy PCR đều ra dương tính, kể cả khi sử dụng mẫu là nước cất. Khi điều này xảy ra thì chỉ có cách bỏ toàn bộ hóa chất, khử nhiễm toàn bộ phòng thí nghiệm .... Dù vậy điều này vẫn sẽ tái diễn sau một khoảng thời gian sử dụng PCR.


*
Hình 3. Sơ đồ xử lý sản phẩm PCR ngoại nhiễm bằng UNG

Nhiễm sản phẩm PCR từng là thách thức đối với các phòng thí nghiệm sinh học phân tử. Tuy nhiên, hiện nay các nhà khoa học đã có thể giải quyết vấn đề này một cách khá hữu hiệu (Hình 3), đó là trong thành phần dNTP có bổ sung thêm một ít dUTP. Các sản phẩm PCR tạo ra sẽ luôn tồn tại một số vị trí là U thay vì T, các vị trí U này sẽ có thể xử lý phân hủy bằng enzme UNG. Mẫu DNA thu nhận từ mẫu thật (template) sẽ không chứa U, vì vậy ủ PCR mix với enzyme UNG trước khi PCR sẽ giúp phân cắt toàn bộ các DNA ngoại nhiễm mà không ảnh hưởng đến template.

 

CÁC KỸ THUẬT PCR THƯỜNG GẶP TRONG XÉT NGHIỆM

 

1) PCR đơn mồi (Simplex PCR): Đây là kiểu PCR cổ điển nhất, sử dụng 1 cặp mồi đặc hiệu để khuếch đại 1 đoạn trình tự mục tiêu duy nhất.

2) PCR đa mồi (Multiplex PCR): Đây là kiểu PCR sử dụng nhiều cặp mồi khác nhau để khuếch đại các trình tự mục tiêu khác nhau trong cùng 1 mix phản ứng. Để thiết kế được phản ứng Multiplex PCR đòi hỏi các cặp mồi sử dụng phải có cùng nhiệt độ bắt cặp và các cặp mồi này cũng không được bắt cặp với nhau hay bắt cặp chéo lẫn nhau. Ngoài ra, cũng phải đảm bảo độ nhạy Multiplex PCR tương đương với Simplex PCR, điều này rất khó xảy ra nên thông thường multiplex PCR được sử dụng ở các tế bào nuôi cấy vì lúc này số lượng trình tự đích đủ lớn sẽ không đòi hỏi quá khắt khe về độ nhạy.


*
Hình 4. Sơ đồ một quy trình Nested PCR

3) PCR tổ (Nested PCR): Sử dụng 2 cặp mồi, cặp mồi bên ngoài (outer primer) và cặp mồi bên trong (nested primer). Cặp mồi bên ngoài sẽ tham gia PCR lần 1 trước để làm tăng số lượng DNA chứa trình tự đích, kế đến là cặp mồi bên trong sẽ tham gia PCR lần 2 để phát hiện trình tự đích (Hình 4). Kỹ thuật này sử dụng khi cặp mồi đặc hiệu cho trình tự đích (nested primer) có độ nhạy kém.

4) RT-PCR: Là quy trình sử dụng khi trình tự đích là RNA, lúc này cần một bước sử dụng enzyme reverse transcriptase để chuyển RNA thành cDNA trước khi PCR, giai đoạn này gọi là giai đoạn RT. Kỹ thuật RT-PCR có 2 loại (Hình 5):

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *