You are currently viewing تاريخ تفاعل البوليمراز المتسلسل

تاريخ تفاعل البوليمراز المتسلسل

تمثيلٌ تخطيطي لمثالٍ على زوجٍ مُشرعٍ، كان استخدام المشرعات في الفحص المختبري للسماح بتوليد الدنا ابتكار رئيسي سمح بتطوير تفاعل البوليميراز المتسلسل،

كانت أول ورقة علمية وصفت طريقة استخدام المقايسة الإنزيمية لتكرار مرصاف دنا مع المشرعات في المخبر نشرت عام 1971 في مجلة علم الأحياء الجزيئية، بواسطة كييل كليبي وزملاؤه في مختبر

هار غوبند خورانا، ومع ذلك، لم يحظ هذا التعبير المبكر لمبدأ تفاعل البوليميراز المتسلسل الأساسي باهتمام كبير في ذلك الوقت، و ما يُنسب اختراع تفاعل البوليميراز المتسلسل إلى عام 1983 إلى كاري موليس،عندما طوّر موليس تفاعل البوليميراز المتسلسل في عام 1983، كان يعمل في إميريفيلي في كاليفورنيا لصالح شركة سيتوس، وهي واحدةٌ من أولى شركات التقانة الحيوية،

حيث كان مسؤول عن تجميع سلاسل قصيرة من الدنا، كتب موليس أنه تصور لأول مرة فكرة تفاعل البوليميراز المتسلسل أثناء تجوله بسيارته في إحدى الليالي على طريق ساحل المحيط الهادي السريع، كانت تدور في ذهنه طريقة جديدة لتحليل التغيرات (الطفرات) في الدنا، وحينها أدرك أنه اخترع بدل من ذلك طريقة لتضخيم أي منطقة من الدنا عبر دورات متكررة من التضخيم المسير بوسطة بوليميراز الدنا، لخص موليس الإجراء في مجلة ساينتفك أمريكان: «ابتداء بجزيء واحد من دنا للمادة الوراثية، يمكن لتفاعل البوليميراز المتسلسل توليد 100 مليار جزيء مشابه بعد الزوال، التفاعل سهل التنفيذ، فلا يتطلب أكثر من أنبوب اختبار، القليل من الكواشف البسيطة، ومصدر للحرارة»، استخدمت بصمة الدنا لأول مرة في اختبار الأبوة بالدنا عام 1988،

بابي بلو (Baby Blue)، هي آلةٌ لنموذج أولي للقيام بتفاعل البوليمراز المتسلسل عام 1986

مُنح موليس جائزة نوبل في الكيمياء عام 1993 عن اختراعه، بعد سبع سنوات من وضعه وزملائه في شركة سيتوس اقتراحه قيد التنفيذ لأول مرة،

كُرِّمَت ورقة موليس وآر،كي، ساكي وإتش، إيه، إرليش «التضخيم الإنزيمي للتسلسلات الجينومية غلوبين- β وتحليل مواقع الاقتطاع لتشخيص فقر الدم المنجلي» -اختراع تفاعل البوليميراز المتسلسل- وحصلت على جائزة الإنجاز الكيميائي من قسم تاريخ الكيمياء بالجمعية الكيميائية الأمريكية في عام 2017،

بقيت بعض الخلافات حول المساهمات الفكرية والعملية لعلماء آخرين في عمل موليس، وما إذا كان هو المخترع الوحيد لمبدأ تفاعل البوليميراز المتسلسل،

في جوهر طريقة تفاعل البوليميراز المتسلسل، يقع استخدام بوليميراز الدنا مناسب قادر على تحمل درجات الحرارة المرتفعة أعلى من 90 درجة مئوية (194 درجة فهرنهايت) المطلوبة لفصل طاقي الحمض النووي عن الحلزون المزدوج للدنا بعد كل دورة تنسخ، لم يكن بوليميراز الدنا المستخدم في التجارب المختبرية لتفاعل البوليميراز المتسلسل قادرًا على تحمل درجات الحرارة المرتفعة في البداية،

لذلك كانت الإجراءات المبكرة لتنسخ الدنا غير فعالة للغاية وتستغرق وقتًا طويلًا، وتتطلب كميات كبيرة من بوليميراز الدنا ومعالجة مستمرة طوال العملية،

مهد اكتشاف عام 1976 لبوليميراز المستحرة المائية، وهو بوليميراز دنا مُنقى من البكتيريا المحبة للحرارة، المُستحرّات المائية، التي تعيش بشكل طبيعي في البيئات الساخنة (50 إلى 80 درجة مئوية (122 إلى 176 درجة فهرنهايت))

مثل الينابيع الساخنة– الطريق لإدخال تحسينات كبيرة على طريقة تفاعل البوليميراز المتسلسل، وبوليميراز الدنا المعزول من المستحرات المائية مستقر عند درجات الحرارة العالية التي تظل نشطة حتى بعد تمسخ دنا، وبالتالي تزول الحاجة إلى إضافة دنا بوليميراز جديد بعد كل دورة،

و سمح ذلك بعملية تلقائية قائمة على التدوير الحراري لتضخيم الحمض النووي،

نزاعات براءة الاختراع

حصل كاري موليس على براءة اختراع تقنية تفاعل البوليميراز المتسلسل وحولت ملكيتها إلى شركة سيتوس، حيث عمل عندما اخترع التقنية عام 1983، و شملت براءة الاختراع تقنية إنزيم بوليميراز المستحرة المائية، كانت هناك العديد من الدعاوى القضائية البارزة المتعلقة بهذه التقنية، بما في ذلك دعوى قضائية فاشلة رفعتها ديوبونت، اشترت شركة الأدوية السويسرية هوفمان-لا روش حقوق براءات الاختراع عام 1992 وما تزال محتفظة بها وتحميها حتى الآن،

ما تزال معركة براءات الاختراع ذات الصلة حول إنزيم بوليميراز المستحرة المائية مستمرة في العديد من السلطات القضائية حول العالم بين روش وبروميغا، و امتدت الحجج القانونية إلى ما بعد فترة صلاحية براءات اختراع تفاعل البوليميراز المتسلسل وبوليميراز المستحرة المائية الأصلية، والتي انتهت في 28 مارس 2005،

اترك رد