Multiplex PCR

تکنیک PCR از زمان ابداعش تا به امروز کاربردهای بسیاری گسترده ای در حوزه های مختلف بیولوژی داشته. PCR هم مثل بسیاری از تکنیک ها با گذر زمان برای اهداف اختصاصی تر توسعه داده شده و امروز variation های متعددی ازش دیده میشه. هر کدوم از این variation ها در جای خودشون می تونن مفید باشن و کار رو برای پژوهشگران مختلف ساده خواهند کرد. برای یادگیری هرکدوم از variation ها داشتن اطلاعات کافی پیرامون PCR کلاسیک ضروری هست. توصیه میکنم حتما نسبت به تکنیک کلاسیک، به عنوان پیش نیاز یادگیری هرکدوم از PCR های دیگه مسلط بشید. یکی از مهم ترین و پرکاربردترین variation های واکنش زنجیره ای پلیمراز، Multiplex PCR هست که در این مقاله قصد دارم پیرامون این تکنیک توضیحاتی رو ارائه بدم.

Multiplex PCR چیه و چرا ضروری هست؟

Multiplex PCR، یک تکنیک پرکاربرد در بیولوژی مولکولی و بیوتکنولوژی به منظور تکثیر چند ژن هدف در یک واکنش PCR هست. یعنی به جای اینکه برای چند ژن، چندبار واکنش زنجیره ای پلیمراز رو انجام بدیم،‌ تنها با یک بار آزمایش چند ژن رو تکثیر کنیم. بنابراین، هم در وقت و انرژی صرفه جویی خواهد شد و هم در هزینه های مصرفی.

اگه PCR انجام داده باشین احتمالا در شرایطی که تعداد نمونه ها زیاد بودن، کار براتون دشوار شده. به طور مثال قصد دارید ۵ ژن رو تکثیر کنید. ترجیح میدین ۵ تیوب مختلف آماده کنید یا در یک تیوب ۵ ژن رو تکثیر کنید؟ شاید آماده سازی ۵ تیوب کار دشواری نباشه، اما ۵۰۰ تیوب چطور؟ اگر تعداد نمونه های شما ۱۰۰ باشه، مجبور هستید برای هر نمونه ۵ بار PCR انجام بدین. پس با یک حساب سرانگشتی میتونیم مزیت و قدرت Multiplex PCR رو در چنین شرایطی لمس کنیم.

تفاوت Multiplex PCR با PCR کلاسیک

در PCR کلاسیک به طور معمول ما یک جفت پرایمر Forward و Reverse داریم. در نتیجه تنها یک ژن طی پروسه آزمایش تکثیر خواهد شد. اما در Multiplex PCR به ازای تعداد ژن هدف جفت پرایمر خواهیم داشت. هر کدوم از پرایمرها باید اختصاصی عمل کنن و همچنین در کار هم تداخلی ایجاد نکنن. بنابراین چالش اصلی، در طراحی پرایمرهای اختصاصی با دمای annealing تقریبا یکسان هست که تشکیل دایمر هم نمیدن.

کاربردهای Multiplex PCR

از زمان ظهور این تکنیک تا به امروز کاربردهای بسیاری گسترده ای در حوزه های مختلف داشته. مرسوم ترین کاربردهای Multiplex PCR به شرح زیر هست:

• شناسایی عفونت های مختلف
• SNP genotyping با توان عملیاتی بالا
• بررسی جهش های مختلف
• بررسی gene deletion
• تجزیه و تحلیل مواد غذایی
• و بسیاری کاربرد دیگه

انواع مختلف Multiplex PCR

واکنش های Multiplexing رو می تونیم در دو دسته کلی قرار بدیم. شامل:

• واکنش PCR با یک الگو یا Single Template PCR Reaction
• واکنش PCR با چند الگو یا Multiple Template PCR Reaction

Single Template PCR Reaction

این نوع از تکنیک یاد شده از یک توالی الگو استفاده می کنه. چند نقطه از الگو مورد هدف ما هست و برای هر یک از نقاط پرایمرهای اختصاصی طراحی می کنیم و در نتیجه قسمت های مختلف الگو طی واکنش تکثیر خواهند شد.

Multiple Template PCR Reaction

در نوع چند الگویی Multiplex PCR، ما چند توالی الگو داریم و پرایمرهای ما نقاط مختلفی رو روی الگوهای مختلف مورد هدف قرار میدن.

در هر دو نوع تک و چندالگویی، طراحی پرایمرهای اختصاصی که با هم تشکیل دایمر ندن و در یک دمای مشخص و به صورت اختصاصی به نقاط مورد هدف متصل بشن،‌ چالش اصلی هست.

مزایای تکنیک Multiplex PCR

بازدهی بالا. یکی از مهم ترین مزایای این تکنیک کاهش هزینه و زمان جهت انجام تست در مقایسه با نوع کلاسیک اون هست.

کاهش خطای انسانی. هرچی تعداد تست ها زیادتر بشن، خطای انسانی حین کار افزایش پیدا میکنه. بنابراین Multiplex PCR با کاهش تعداد تست ها می تونه خطای انسانی رو تا حد زیادی کاهش بده.

نیاز به نمونه کمتر. مشکل تامین نمونه برای شروع PCR چالش بزرگی هست. مخصوصا زمانی که کار بالینی انجام میدیم و نمونه گیری از بیمار کار دشواری هست. در یک تست نیاز به وارد کردن نمونه کمتری در مقایسه با چند PCR برای سنجش چند ژن داریم. این موضوع Multiplex PCR رو تبدیل به یک تکنیک ایده آل برای چنین شرایطی میکنه.

نکته نهایی

یادگیری تکنیک هایی که مشتق شده از یک تکنیک اصلی هستن، زمانی ارزشمند هست که نسبت به تکنیک اصلی دیدگاه کافی داشته باشیم. Multiplex PCR و انواع دیگر PCR هم از این موضوع جدا نیستن. بنابراین توصیه میکنم حتما در ابتدا PCR کلاسیک رو به خوبی یاد بگیرید و نسبت به اون مسلط بشید و بعد برای یادگیری تخصصی و طراحی یک Multiplex PCR اقدام کنید. سعی میکنم مدل های مختلف و جذاب PCR رو طی پست هایی در آینده به مرور معرفی کنم.