Digitaali-PCR Nanokokoisten upkonvertoivien partikkeleiden käyttö leimana reaaliaikaisessa PCR:ssa

Abstract

Deoksiribonukleiinihappo (engl. deoxyribo nucleic acid, DNA) on geneettistä tietoa sisältävä molekyyli, jolle kehitetään jatkuvasti uusia molekyylibiologisia sovelluksia. Yksi merkittävimmistä sovelluksista on DNA:n monistamisen mahdollistava polymeraasiketjureaktio (engl. polymerace chain reaction, PCR), josta kehitettiin myöhemmin paljon käytetty kvantitatiivinen reaaliaikainen PCR (engl. quantitative real-time polymerase chain reaction, qPCR). Uudempana menetelmänä on kehitetty kvantitatiivinen digitaali-PCR (engl. digital polymerase chain reaction, dPCR), joka perustuu digitaaliseen tulokseen ja tilastolliseen jakaumaan. Menetelmä ei korvaa edellä mainittuja PCR- ja qPCR-menetelmiä vaan toimii ennemminkin vaihtoehtoisena PCR:n toteutustapana. DPCR mahdollistaa tarkkojen ja toistettavien määritysten tekemisen minimaalisella näytemäärällä. Yhdessä nämä menetelmät tarjoavat tärkeän alustan nukleiinihappodiagnostiikalle, sekä olennaiset työkalut bio-alojen osaajille.

Täysin uusien PCR-menetelmien ohella tapahtuu jatkuvaa kehitystä PCR:n kannalta tärkeiden komponenttien, kuten entsyymien, koetinmenetelmien ja leimojen osalla. Tämän työn kokeellisessa osassa tutkittiin upkonvertoivien nanopartikkeleiden (engl. upconverting nanophosphor, UCNP) soveltuvuutta käytettäviksi leimamolekyyleinä qPCR:ssa. Partikkelit ovat epäorgaanisia NaYF4:Yb3+,Er3+ -kiteitä, joilla on ainutlaatuinen kyky muuttaa lähi-infrapuna säteilyä näkyvän valon aallonpituuden emissioksi. Työn aikana onnistuttiin luomaan reaktio-olosuhteet, joissa UCNP:t säilyttivät signaalinsa PCR:n aikana. QPCR:ssa perinteisesti nähtävän sigmoidaalisen signaalivasteen aikaansaaminen tutkimuksessa käytetyllä koetinmenetelmällä vaatii kuitenkin vielä lisätutkimusta ja optimointia.