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Einführung in die PCR

Die PCR in der Praxis

Abb.1
Speichelreste am Wasserglas reichen für eine PCR aus

Die PCR1) hat gegenüber herkömmlichen DNA-Analysemethoden zwei große Vorteile:

  • sie kann im Extremfall mit einem einzigen DNA-Molekül durchgeführt werden und
  • die Methode ist extrem einfach und schnell durchzuführen.

Die PCR ermöglicht Analysen, wenn nur sehr wenig Material zur Verfügung steht. Das ist beispielsweise der Fall, wenn nach einer komplizierten Klonierung nur wenige Moleküle mit der gewünschten Kombination vorhanden sind oder wenn zur Identifizierung einer Person minimale Blut-, Speichel- oder Spermaspuren ausreichen müssen.

Auch bei Untersuchungen, in denen das Ergebnis möglichst schnell vorliegen sollte, ist die PCR die Methode der Wahl, z.B. beim Nachweis viraler oder bakterieller Krankheitserreger wie HIV und EHEC, bei Krebserkrankungen und in der Schwangerschaftsdiagnostik, bei der Eltern möglichst früh wissen wollen, ob der Fetus eine bestimmte Erbkrankheit hat. In der modernen Tier- und Pflanzenzüchtung ist es wichtig, frühzeitig zu erkennen, ob der Nachkömmling das Gen für ein bestimmtes Merkmal trägt. Forschungsinstitute oder Firmen, die genmanipulierte Tiere produzieren, müssen schnell die Sicherheit haben, ob der Gentransfer erfolgreich verlief oder der mitunter extrem arbeits- und zeitaufwändige Versuchsansatz wiederholt werden muss.

Für alle medizinischen oder molekularbiologischen Ansätze gilt, dass das Ausgangsmaterial auch stark verschmutzt sein kann und die DNA im Verbund mit vielen anderen Molekülen vorliegt, wie bei Blutproben, Gewebeschnitten oder in Bernstein eingeschlossenen fossilen Insekten. Berühmt geworden - zumindest durch den Film "Jurassic Park" - sind Spekulationen, das genetische Material von Dinosauriern aus Stechmücken zu isolieren, die im Bernstein eingeschlossenen wurden, nachdem sie kurz vor ihrem Tod noch Blut gesaugt hatten. Theoretisch ist das zwar möglich, scheitert aber derzeit noch an der extrem geringen DNA-Konzentration und dem schlechten Zustand der DNA-Reste in fossilen Proben.

Problematisch bei einer PCR sind oft Verunreinigungen, die sich beispielsweise ergeben können, wenn eine Probe nicht unter sterilen Bedingungen isoliert werden kann oder in einem Labor parallel viele Proben aufbewahrt und prozessiert werden. Verunreinigungen stammen z.B. aus Aerosolen in der Laborluft, von Haaren und Hautschuppen der Labormitarbeiter oder aus der Verwendung von zwar sterilen, d.h. keimfreien, aber eben nicht DNA- oder RNA-freien Materialien für eine PCR. Je mehr Prozessschritte eine PCR erfordert, desto höher ist die Gefahr einer Kontamination und damit die Gefahr, ein falsches Produkt zu erhalten. In der Fachliteratur sind zahlreiche Fälle bekannt, in denen ein zunächst Aufsehen erregendes Ergebnis letzten Endes nur auf unsaubere PCR-Bedingungen zurückzuführen war.

Ergänzende Informationen

Die PCR bei der Analyse der Mammut-DNA (2006): Nie wieder Mammuts?

1)PCR: polymerase chain reaction
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