1983 m. Kalifornijoje, važiuojant automobiliu iš San Diego į Mendosino miestą, biochemikui Kary B.  Mullisui į galvą šovė mintis, kad yra būdas, kaip per trumpą laiką padauginti tiek DNR molekulių, kad būtų galima atlikti išsamius genetinius tyrimus. Tuo metu K. B. Mullisas dirbo bendrovėje „Cetus“ – gamino DNR fragmentus.

Šis procesas vykdavo labai lėtai – mokslininkai džiaugdavosi, jei per mėnesį išgaudavo apie 30 tokių fragmentų. K. B. Mullisas sugalvojo, kad molekulė, į ją įleidus fermento polimerazės, nuskenuotų dalį genetinės informacijos ir sėkmingai pratęstų DNR grandinę. Taigi šiandien šis procesas užtrunka vos keletą minučių.

Per kelias minutes – milijonas DNR fragmentų

Biotechnologijų įmonės „Thermo Fisher Scientific“ mokslininkės Giedrės Šinkūnaitės-Maršalkienės žodžiais, polimerazės grandininė reakcija (PGR) yra metodas, leidžiantis padauginti milijoną konkrečių DNR fragmentų.

„Dauginamos DNR fragmento ilgis labai priklauso nuo to, ką įdedame. Procedūra vyksta mažame mėgintuvėlyje, cikliškai keičiant temperatūros režimą. Per vieną ciklą atsiranda dvi kopijos. Tada palaipsniui keičiasi temperatūra. Paskui atsiranda keturios kopijos, ir taip daugėja“, – aiškina mokslininkė.

Anksčiau, pastebi G. Šinkūnaitė-Maršalkienė, norint ištirti kažkokį fragmentą, reikėjo turėti labai daug genominės DNR. O taikant PGR metodą, užtenka kelių genomo kopijų ir galima padauginti bei analizuoti dalį reikiamo fragmento.

Pripažinimas – tik po 10 metų

K. B. Mulliso išradimas – polimerazės grandininė reakcija – buvo pripažintas tik po 10 metų ir įvertintas Nobelio premija. Nors prieš tai savo mokslinį darbą jis siūlė įtakingiausiems to meto mokslo žurnalams „Nature“ ir „Science“, abu leidiniai atsisakė spausdinti. Pasak G. Šinkūnaitės-Maršalkienės, viena iš atmetimo priežasčių buvo ta, kad vertintojams tyrimas pasirodė per daug sudėtingas ir nepritaikomas.

Šiuo metu PGR neatsiejama nuo genetikos tyrimų. 2010 m. buvo rašoma, kad apskritai K. B. Mullisas išrado ratą, tik molekulinėje biologijoje. Tačiau, pasak paties biochemiko, jis nebūtų tęsęs tyrimų, jei būtų atsižvelgęs į kitų mokslininkų mintis. Tą jis yra pasakęs anksčiau TED konferencijoje.

„Jei būčiau ieškojęs autoritetingo žmogaus, kuris galėtų man pasakyti, ar šis būdas veiks, ar ne, jis tikriausiai būtų pasakęs, kad ne, nes rezultatai buvo neįtikėtini ir galintys pakeisti visų darbą molekulinės biologijos srityje. Niekas nenori, kad koks nors chemikas ateitų ir rodytų, ką reikia keisti. Todėl aš neieškojau autoriteto. Pats grįžti į laboratoriją, pabandai ir tada tu esi autoritetas. Tuomet gali sakyti – aš žinau, kad tai veikia, nes būtent šiame vamzdelyje tai įvyko. Štai čia yra DNR, o čia – DNR, kurią norėjau padauginti. Taigi veikia“, – kalbėjo K. B. Mullisas.

Kaip pritaikoma PGR?

Po K. B. Mulliso atradimo praėjo apie 30 metų. Tačiau ne mažiau svarbu pažvelgti, kokiems procesams mokslininkas atvėrė kelią. G. Šinkūnaitė-Maršalkienė sako, kad per šį laikotarpį genetikoje buvo atrasti dar keli svarbūs DNR klonavimo būdai, tačiau jie visi buvo pagrįsti K. B. Mulliso išradimu.

„Šiandien klasikinis PGR metodas ištobulėjo, atsirado dešimtys jo variacijų, pavyzdžiui, kiekybinis PGR, karšto starto PGR, skaitmeninė PGR. Revoliucinis metodas – naujos kartos sekos kaita, kitaip vadinama didelio našumo sekos kaita. Tačiau čia irgi pritaikytas PGR metodas“, – pastebi mokslininkė.

Anot jos, PGR rinkiniai dažniausiai taikomi diagnostiniams tyrimams, pavyzdžiui, norint nustatyti įvairius virusus, bakterijas. Taip pat PGR metodas leidžia nustatyti nusikaltėlį, kriminalistams aptikus DNR pėdsakų.  O jei vyras suabejoja, ar augina savo vaiką, taip pat pritaikomas PGR metodas.