بدائل تفاعل البوليمراز المتسلسل

تفاعل البوليميراز المتسلسل: هو تقنية تشخيصية أو استنساخية معتمدة على تغيرات نيوكليوتيدات مفردة واختصارًا SNV (لا تخلط بينها وبين تعدد أشكال النيوكليوتيدات المفردة) (الفروقات القائمة على نيوكليوتيدات مفردة عند المريض)، تتطلب التقنية معرفة سابقة بتتاليات الدنا، بما في ذلك الفروقات بين الأليلات، واستخدام المشرعات حيث تطوق النهايات 3′ الـ SNV (تكون قاعدة الزوج الدارئ حول SNV مندمجة)، تضخيم تفاعل البوليميراز المتسلسل تحت ظروف صارمة أقل فعالية في حال عدم التوافق بين المرصاف والمشرع، لذا التضخيم الناجح مع تعدد أشكال النيوكليوتيدات المفردة محددة في المتوالية، لمزيد من المعلومات انظر التنميط الجيني لتعدد أشكال النيوكليوتيدات المفردة،

تجميع تفاعل البوليميراز المتسلسل أو تجميع حلقي للبوليميراز (PCA): تخليق اصطناعي لسلسلة دنا طويلة من خلال تطبيق تفاعل البوليميراز المتسلسل على تجميعة طويلة قليلة النكليوتيدات مع قطع متراكبة قصيرة، تعاقب قليلة النكليوتيدات بين الاتجاهات الحسية وغير الحسية، ويحدد تراكب القطع ترتيب شدف تفاعل البوليميراز المتسلسل،

وبتلك الطريقة الانتقائية نحصل على منتج دنا طويل نهائي،تفاعل البوليميراز المتسلسل اللامتناظر: يضخم بطريقة تفضيلي طاق دنا مفرد في مرصاف دنا ذي طاقين، يُستخدم في ترتيب التهجين والتحقق منه حيث يلزم تضخيم واحد فقط من الطاقين المتتامين، يُجرى تفاعل البوليميراز المتسلسل كالمعتاد، ولكن مع زيادة كبيرة في مَشْرَع الطاق المستهدف من أجل التضخيم،

وبسبب التضخيم البطيء (الحسابي) لاحقًا خلال التفاعل بعد استنفاد المشرع المحدد، يتطلب الأمر دورات إضافية من تفاعل البوليميراز المتسلسل، يُعرف التعديل الحديث على هذه العملية باسم تفاعل البوليميراز المتسلسل الخطي بعد الأسي (LATE-PCR)، وهو يستخدم المشرع المحدد مع درجة حرارة انصهار (Tm) أعلى من المشرع الفائض للحفاظ على كفاءة التفاعل مع إنقاص تركيز المشرع المحدد منتصف التفاعل،

تفاعل البوليميراز المتسلسل الحَمَلاني: طريقة متساوية الحرارة غفلة لإنجاز تفاعل البوليميراز المتسلسل، بدل من التسخين والتبريد المتكرر لمزيج تفاعل البوليميراز المتسلسل، يخضع المحلول إلى مدروج حراري، يؤدي التدفق الحَمَلي الناتج عن عدم الاستقرار الحراري إلى خلط كاشفات تفاعل البوليميراز المتسلسل من المناطق الساخنة والباردة عدة مرات ما يمكّن من حدوث التفاعل،

يمكن تحسين المتثابتات مثل حالات الحدود الحرارية وهندسة تطويق تفاعل البوليميراز المتسلسل من أجل تفاعل بوليميراز متسلسل صامد وسريع من خلال استغلال بزوغ نطاقات التدفق الفوضوي، إن إعداد تفاعل البوليميراز المتسلسل للتدفق الحملي يقلل بشكل كبير من متطلبات طاقة الجهاز وزمن العملية،

تفاعل البوليميراز المتسلسل المدرّج إلى أسفل: طريقة متوازية فائقة لاسترجاع جزيئات دنا الدقيقة للتخليق الجيني، تُعدَّل مكتبة معة من جزيئات دنا بعلامات مجانحة فريدة قبل التسلسل المتوازي بشكل جوهري، تمكّن المشرعات الموجهة بالواسمات من استرجاع الجزيئات بالترتيب المطلوب بواسطة تفاعل البوليميراز المتسلسل،تفاعل البوليميراز المتسلسل الرقمي (dPCR): يُستخدم لقياس كمية تسلسل دنا المستهدف في عينة الدنا، تُمزج عينة الدنا بشدة بحيث أنه بعد تشغيل العديد من تفاعلات البوليميراز المتسلسلة بالتوازي، لا يستقبل بعضها جزيئًا واحدًا من الدنا المستهدف، يُحسب تركيز الدنا المستهدف باستخدام نسبة النتائج السلبية، ومن هنا جاء اسم «تفاعل البوليميراز الرقمي»،

• تضخيم قائم على الهيليكاز: على غرار تفاعل البوليميراز المتسلسل التقليدي، لكنه يستخدم درجة حرارة ثابتة بدل من تدوير من خلال حلقات التَمَسُّخ والتلدين/التمديد، يُستخدم هيليكاز الدنا، وهو إنزيم يزيل الحمض النووي، عوضًا عن التمسخ الحراري،
• تفاعل البوليميراز المتسلسل ذو البداية الساخنة: تقنية تقلل من التضخيم غير المحدد خلال مراحل الإعداد الأولية لتفاعل البوليميراز المتسلسل، يمكن إجراؤه يدويًا عن طريق تسخين مكونات التفاعل إلى درجة حرارة التمسخ (على سبيل المثال، 95 درجة مئوية) قبل إضافة البوليميراز،

طُوّرت أنظمة إنزيمية متخصصة تثبط نشاط البوليميراز في درجة الحرارة المحيط، إما عن طريق ربط ضد

• أو عن طريق وجود مثبطات مرتبطة تساهميًا تتفكك فقط بعد مرحلة تنشيط درجة حرارة عالية، يكتمل تفاعل البلمرة المتسلسل ذو البداية الساخنة/الباردة من خلال بوليميرازات هجينة جديدة تكون غير نشطة في درجة الحرارة المحيط وتتنشط على الفور عند درجة حرارة التطويل،
• يشير تفاعل البوليميراز المتسلسل في السيليكو في بيئة ظاهرية أو في الفضاء الحاسوبي (تفاعل البوليميراز المتسلسل الرقمي، تفاعل البوليميراز المتسلسل الافتراضي، تفاعل البوليميراز المتسلسل الإلكتروني) إلى الأدوات الحسابية المستخدمة لحساب نتائج تفاعل البوليميراز المتسلسل النظري باستخدام مجموعة معينة من المشرعات (مسابير التهجين) لتضخيم متواليات الدنا من الجينوم المتسلسل أو الترنسكربيتوم، اقتُرح تفاعل البوليميراز المتسلسل في السيليكو أداةً تعليمية في علم الأحياء الجزيئي،

تفاعل البوليميراز المتسلسل المحدد داخل المتوالية (ISSR): هو طريقة تفاعل البوليميراز المتسلسل من أجل تسجيل بصمة الدنا التي تضخم المناطق بين تكرار متوالية بسيطة لإنتاج بصمة فريدة من أطوال الشدف المُضخمَة،تفاعل البوليميراز المتسلسل العكوس: يستخدم لتعيين التسلسلات المجانحة حول المعززات الجينومية، يتضمن سلسلة من اهتضامات الدنا وربط ذاتي، ما يؤدي إلى تسلسل معروف في كل من نهايتي التسلسل غير المعروف،

• تفاعل البوليميراز المتسلسل متوسط الربط: يستخدم وصلات دنا صغيرة تربط بدنا المحصلة وتلدين المشرعات المتعددة لوصلات دنا؛ يستخدم لعملية تسلسل الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين وسير الجينوم وتبصيم الدنا،

تفاعل البوليميراز المتسلسل المُمثيل النوعي (MSP): طوره ستيفن بيلين وجيمس جي، هيرمان في كلية جونز هوبكنز للطب، واستخدم للكشف عن تبديل ذرات الهيدروجين بمجموعة الميثيل لجزر CpG في جينوم الدنا، يُعالَج الدنا أولًا باستخدام ثنائي بيكبريتيت الصوديوم، الذي يحول قواعد السيتوزين غير الممثيلة إلى اليوراسيل،

والذي تتعرف عليه مشرعات تفاعل البوليميراز المتسلسل على أنه ثايمين، ثم تُجرى اثنتين من تفاعلات البوليميراز المتسلسل على الدنا المعدل، باستخدام طقم مشرعات مماثلة باستثناء أي من جزر CpG ضمن تسلسل المشرع، عند هذه النقاط، يتعرف أول طقم على الدنا مع السيتوزينات لتضخيم الحمض النووي الممثيل،

ويتعرف طقم آخر على الدنا مع اليوراسيل أو الثيمين لتضخيم الدنا غير الممثيل، يمكن تنفيذ تفاعل البوليميراز المتسلسل المُمثيل النوعي باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل بالزمن الحقيقي للحصول على معلومات كمية بدل من معلومات نوعية حول المثيلة،تفاعل البوليميراز المتسلسل ذو المشرع الصغروي: يستخدم بوليميراز ثابت حراريًا (S-Tbr) الذي يمكن أن يضخم من المشرعات الصغيرة يصل طولها إلى 9 أو 10 نيوكليوتيدات،

تسمح هذه الطريقة باستهداف تفاعل البوليميراز المتسلسل لمناطق ربط مشرع أصغر، واستخدامها لتضخيم تسلسلات دنا مصونة، مثل جين 16S (أو حقيقي النواة 18S) للرنا الريباسي،

• تضخيم الكشف ذو الربط المستقل المتعدد: يسمح بتضخيم أهداف متعددة من خلال زوج مشرع مفرد، وبالتالي تجنب تقييدات دقة تفاعل البوليميراز المتسلسل المتعدد،
• تفاعل البوليميراز المتسلسل المتعدد: يتكون من أطقم مشرعات متعددة ضمن مزيج تفاعل البوليميراز المتسلسل مفرد لإنتاج أمبليكونات بأحجام مختلفة خاصة بتسلسلات الدنا المختلفة، من خلال استهداف جينات متعددة في وقت واحد، يمكن الحصول على معلومات إضافية من اختبار تجريبي مفرد يتطلب خلاف لذلك عدة أضعاف من الكواشف ومزيدًا من الوقت لإنجازه، يجب تحسين درجات حرارة التلدين لكل طقم من أطقم المشرعات لتعمل بشكل صحيح ضمن تفاعل واحد، وكذلك أحجام الأمبليكونات، أي يجب أن يكون طول الزوج الأساسي مختلفًا بما يكفي لتشكيل أشرطة مميزة عند تصورها بواسطة الفصل الكهربائي الهلامي،
• تفاعل البوليميراز المتسلسل بمساعدة جزيئات نانوية: يمكن لبعض الجزئيات النانوية أن تعزز فعالية تفاعل البوليميراز المتسلسل ، ويمكن لبعضها أن يتفوق في الأداء حتى على معزازات تفاعل البوليميراز المتسلسل الأصلية، وُجد أن النقط الكمومية تستطيع تحسين نوعية تفاعل البوليميراز المتسلسل وكفاءته، تعتبر الأنابيب النانوية الكربونية مفردة التحويط والأنابيب النانوية الكربونية متعددة التحويط  فعالة في تحسين تضخيم تفاعل البوليميراز المتسلسل الطويل، يمكن للمسحوق النانوي الكربوني (CNP) تحسين كفاءة تفاعل البوليميراز المتسلسل المكرر وتفاعل البوليميراز المتسلسل الطويل، وُجد أن أكسيد الزنك وثنائي أكسيد التيتانيوم وجزيئات الفضة النانوية تزيد من عائد تفاعل البوليميراز المتسلسل، تشير البيانات السابقة إلى أن الجزيئات النانوية غير المعدنية احتفظت بدقة تضخيم الملائمة، وبأخذ أن الكثير الجزيئات النانوية قادرة على تحسين كفاءة تفاعل البوليميراز المتسلسل في الاعتبار، فمن الواضح احتمال أن تكون هناك إمكانات كبيرة لتحسين تقنية وتطوير الناتج،
• تفاعل البوليميراز المتسلسل العشي: يزيد من تخصصية تفاعل تضخيم الدنا، من خلال تقليص الخلفية اعتمادًا على تضخيم الدنا غير النوعي، يستخدم طقمان من المشرعات في تفاعلين من تفاعلات البوليميراز المتسلسلة المتعاقبة، في التفاعل الأول، يستخدم أول زوج من المشرعات لتوليد منتجات الدنا، والتي إلى جانب الهدف المقصود، ما تزال تتكون من شدف الدنا المضخمة غير المخصصة، ثم يُستخدم المنتج(ات) في تفاعل البولميراز المتسلسل الثاني مع مجموعة من المشرعات تختلف مواقع ربطها كليًا أو جزئيًا عن كل من المشرعات المستخدمة في التفاعل الأول وتقع عند درجة 3، يكون تفاعل البوليميراز المتسلسل العشي أكثر نجاحًا في تضخيم شدف الدنا الطويلة على وجه التحديد أكثر من تفاعل البوليميراز المتسلسل التقليدي، ولكنه يتطلب معرفة أكثر تفصيلًا للتسلسلات المستهدفة،
• تفاعل البوليميراز المتسلسل ممتد التراكب أو التضفير بواسطة التراكب الممتد: تقنية في الهندسة الوراثية تُستخدم لدمج شدفتين أو أكثر من الدنا تحتويان على تسلسلات مكتملة، يستخدم لربط قطع الدنا التي تحتوي على جينات أو تسلسلات تنظيمية أو طفرات، تتيح التقنية إنشاء تراكيب دنا محددة وطويلة، يمكنه إدخال عمليات الشطب أو الغرز أو الطفرات النقطية في تسلسل الدنا،
• تفاعل البوليميراز المتسلسل بالزمن الحقيقي: يستخدم لقياس كمية التسلسل المستهدف (بالزمن الحقيقي عادة)، ويقيس كميًا كميات بدء الدنا أو الدنا المتمم أو الرنا، يستخدم qPCR عادة لتحديد ما إذا كان تسلسل الدنا موجودًا في العينة وعدد النسخ في العينة، يتميز التفاعل بدرجة عالية من الدقة، تستخدم طريقة qPCR صبغات متألقة، مثل أخضر سايبر وأخضر إيفا، أو مسبار دنا المحتوي على فلوروفور مثل تاغمان، لقياس كمية الناتج المضخم بالزمن الحقيقي، يختصر أحيانًا إلى RT-PCR (تفاعل البوليميراز المتسلسل اللحظي) لكن هذا الاختصار يجب أن يستخدم فقط من أجل تفاعل البوليميراز المتسلسل للنسخ العكسي، qPCR هو اختصار ملائم لتفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي (اللحظي)،
• تفاعل البوليميراز المتسلسل للنسخ العكسي: لتضخيم الدنا من الرنا، تنسخ المستنسخة العكسية عكسيًا الرنا إلى دنا متمم، الذي يُضخَّم حينئذ بواسطة تفاعل البوليميراز المتسلسل، يستخدم RT-PCR على نطاق واسع في تنميط التعبير، لتحديد التعبير عن الجين أو لتحديد تسلسل نسخة رنا، بما في ذلك مواقع بدء النسخ والإنهاء، إذا كان تسلسل الدنا الجينومي للجين معروفًا، يمكن استخدام RT-PCR لرسم خريطة موقع الإكسونات والإنترونات في الجين، ما تُحدد النهاية 5′ من الجين (المقابلة لموقع بدء النسخ) بواسطة RACE-PCR (التضخيم السريع لنهايات الدنا المتمم)،
• تفاعل البوليميراز المتسلسل المعتمد على الريبونوكلياز إتش: تعديل لتفاعل البوليميراز المتسلسل الذي يستخدم المشرعات مع كتلة تمديد 3’ يمكن إزالتها بواسطة إنزيم ريبونوكلياز إتشII الثابت حراريًا، يقلل هذا النظام من الدَيْمَرات-مشرع ويسمح بإجراء تفاعلات متعددة مع أعداد أكبر من المشرعات،
• تفاعل البوليميراز المتسلسل ذو المشرع المفرد المحدد : يسمح لتضخيم دنا ذو طاقين حتى عندما تكون معلومات التسلسل متوفرة عند نهاية واحدة فقط، تسمح هذه الطريقة بتضخيم الجينات التي يتوفر لها جزء من معلومات التسلسل فقط، وتسمح بالسير على الجينوم أحادي الاتجاه من مناطق معروفة من الصبغي،

تفاعل البوليميراز المتسلسل ذو الطور الصلب: يشمل معانٍ متعددة، بما في ذلك تضخيم مستعمرة البوليميراز (حيث تُشتق مستعمرات تفاعل البوليميراز المتسلسل في مصفوفة هلامية مثلا)، تفاعل البوليميراز المتسلسل الجسر (ترتبط المشرعات بشكل تساهمي بسطح صلب داعم)،

تفاعل البوليميراز المتسلسل التقليدي ذو الطور الصلب (حيث يُطبق تفاعل البوليميراز المتسلسل اللامتناظر بوجود مشرع مسند داعم صلب مع تسلسل يتطابق مع أحد المشرعات المائية) وتفاعل البوليميراز المتسلسل المعزز للطور الصلب (حيث يمكن تحسين تفاعل البوليميراز المتسلسل للطور الصلب التقليدي عن طريق استخدام درجة حرارة انصهار Tm عالية ومشرع صلب داعم عشي مع تطبيق اختياري لـ«مرحلة» حرارية لإنتاج مشرع داعم صلب)،

تفاعل البوليميراز المتسلسل المنتحر: يستخدم في الوراثيات اليمة أو الدراسة الأخرى حيث يكون لتجنب الإيجابيات الكاذبة وضمان خصوصية الشدف المتضخمة الأولوية القصوى، وصِف لأول مرة في دراسة للتحقق من وجود ميكروب اليرسنية الطاعونية في عينات الأسنان التي حصلوا عليها من قبور تعود للقرن الرابع عشر لأشخاص يُفترض أنهم توفوا بسبب الطاعون خلال وباء الموت الأسود في العصور الوسطى،

تصف الطريقة استخدام أي تركيبة أولية مرة واحدة فقط في تفاعل البوليميراز المتسلسل (ومن هنا كان مصطلح «الانتحار»)، والذي كان يجب ألا يستخدم أبدًا في أي تفاعل تحكم تفاعل البوليميراز السلسلي الإيجابي، ويجب أن تستهدف المشرعات دائمًا منطقة جينومية لم تُضخم من قبل في مختبر باستخدام هذا أو أي مجموعة أخرى من المشرعات، ويضمن هذا عدم وجود دنا ملوث من تفاعلات تفاعل البوليميراز المتسلسل السابقة في المختبر، ما يؤدي إلى نتائج إيجابية كاذبة،

تفاعل البوليميراز المتضافر اللامتناظر حراريًا (TAIL-PCR): لعزل تسلسل غير معروف يجانح تسلسل معروف، ضمن التسلسل المعروف، يستخدم TAIL-PCR زوجًا عشيًا من المشرعات بدرجات حرارة تلدين مختلفة؛ يستخدم المشرع المتنكس لتضخيم الاتجاه الآخر من التسلسل غير المعروف،تفاعل البوليميراز المتسلسل الهابط (تفاعل البوليميرازالمتسلسل الخافض): أحد أشكال تفاعلات البوليميراز المتسلسل التي تهدف إلى تقليل الخلفية غير المحددة عن طريق خفض درجة حرارة التلدين تدريجيًا مع تم دورة تفاعل البوليميراز المتسلسل،

عادة ما تكون درجة حرارة التلدين في الدورات الأولية أعلى بضع درجات (3-5 درجة مئوية) فوق درجة حرارة الانصهار Tm من المشرعات المستخدمة، بينما في الدورات اللاحقة، تكون درجات الحرارة (3-5 درجة مئوية) أقل من درجة حرارة الانصهار Tm، تعطي درجات الحرارة الأعلى تخصصية أكبر لرابطة المشرع، وتسمح درجات الحرارة المنخفضة بتضخيم أكثر كفاءة من المنتجات المحددة التي تشكلت خلال الدورات الأولية،السائر السريع الشامل (UFW): يستخدم في حالة الجينوم السائر والتبصيم الوراثي بواسطة تفاعل البوليميراز المتسلسل «ذي الوجهين» الأكثر تحديدًا من التفاعل التقليدي «أحادي الجانب» (باستخدام مشرع واحد خاص بالجينات ومشرع عام واحد – والذي يؤدي إلى «ضوضاء» فنية)   بموجب آلية تتضمن تكوين بنية الوهقات، ومن بين مشتقات مبسطة لـ UFW الـ LaNe RAGE (تفاعل البوليميراز المتسلسل العشي المعتمد على الوهق لتسريع تضخيم نهايات دنا الجينوم) و 5’RACE LaNe و  3’RACE LaNe،