Með tilkomu skimunar fyrir COVID-19 hefur hugtakið PCR orðið að almennu hugtaki. Vísindamenn sem hafa notað PCR sem rannsóknartól í tugi ára hafa nú skynlega fundið sameiginlegan flöt með ættingjum sem hingað til hafa engan skilning haft á þessu merkilega tóli. Eða hvað? Vitum við öll hvað PCR er?

PCR stendur fyrir Polymerase Chain Reaction á íslensku mættu kalla þetta kjarnsýrufjölliðunarhvarf, en það er ekki kannski alveg jafn þjált. Þeir sem nota tæknina daglega tala iðulega um PCR. PCR byggir á þekkingu okkar á erfðaefninu og snýst um að magna upp, eða fjölfalda, ákveðinn hluta erfðaefnisins.

Pólýmerasi (þ.e. Polymerase) eða fjölliðunarensím, er prótín sem gegnir því hlutverki að búa til kjarnsýruraðir. Þetta ensím, meira að segja margar gerðir af því, er til í öllum okkar frumum og sér það um að eftirmynda erfðaefnið okkar þegar frumurnar eru að undirbúa frumuskiptingu. Pólýmerasinn er því einn af grundvallarþáttum hvarfsins.

Annar mjög mikilvægur þáttur í hvarfinu eru erfðaefnisvísarnir. Vísarnir (eða prímerarnir, primers) eru litlir DNA bútar sem eiga sér samsvörun á erfðaefninu sem á að magna upp. Vísarnir sem eru notaðir í pörum, afmarka DNA bútinn sem til stendur að magna upp. Vísarnir eru yfirleitt á bilinu 20-40 basapör og til að stuðla að réttum niðurstöðum er mikilvægt að samsvörunin milli erfðaefnisins og vísanna sé nákvæm.

Auk pólýmerasa og vísa er erfðaefnið, sniðmátið fyrir hvarfið, nauðsynlegur partur af PCRinu. Fræðilega er hægt að nota hvaða erfðaefni sem er til þess að magna af, ef vísarnir passa á það. Áður en PCR hvarfið er sett af stað þarf að vera vissa fyrir því að vísarnir séu hannaðir fyrir erfðaefni sem er til staðar í hvarfinu og yfirleitt eru vísarnir hannaðir með ákveðið erfðaefni í huga. Ef vísarnir og erfðaefnið passa ekki saman þá verður engin mögnun og þá er talað um að PCR hvarfið sé neikvætt.

Önnur innihaldsefni hvarfsins eru svo núkleótíð, byggingarefni DNAsins og ýmsar lausnir og sölt sem gegna því hlutverki að stöðga innihaldsefni hvarfsins og passa að það gangi smurt fyrir sig.

Myndin er breytt og fengin á en.wikipedia.org

PCR hvarfið byggir á keðju hitabreytinga, sjá mynd hér fyrir ofan. Hitasveiflurnar snúast um að losa erfðaefnið í sundur (það gerist við u.þ.b. 90°C), síðan verður þáttapörun milli erfðaefnisins og vísanna (það gerist við u.þ.b. 60°C) og að lokum tekur fjölliðunarensímið til við vinnu sína og býr til erfðaefnisröðina (við u.þ.b. 72°C). Hitastigsbreytingarnar eru keyrðar áfram í nokkra hringi, algeng tala er 40 hringi og í hverjum hring hafa vísarnir nýtt erfðaefni til að bindast, þ.e.a.s. ef mögnun á sér stað.

PCR er mjög mikilvæg rannsóknartól og hefur gert vísindamönnum um allan heim kleift að rannsaka erfðaefnið. Nær öll tækni sem notast er við í dag til raðgreiningar byggir á mögnun á erfðaefninu. Í mörgum tilfellum, og á það m.a. við um hið margnefnda skimunarpróf fyrir veirunni sem veldur COVID-19, er PCR notað til að athuga hvort ákveðið erfðaefni sé til staðar. Þá eru vísarnir smíðaðir til að passa á erfðaefni veirunnar (SARS-CoV-2), ef veiran er til staðar verður mögnun á erfðaefni hennar og þá er hægt að segja til um hvort einstaklingurinn er smitaður.