ترمال سایکلر (PCR)

ترمال سایکلر (PCR)

آزمایشگاه ژنیران دارای دو دستگاه ترمال سایکلر (PCR) از شرکت Applied Biosystems مدل en61327 می‌باشد..

چرخه های حرارتی ، که با نام دستگاه های PCR یا ترموسیکلرها نیز شناخته می شوند ، برای هر آزمایشگاهی که به زیست شناسی مولکولی متکی است، ضروری است. ترموسایکلر یک ابزار ضروری برای تقویت DNA است  که اغلب به یک کارگاه بدون توقف تبدیل می شود که کارکنان آزمایشگاه انتظار دارند به درستی و کارآمد عمل کنند.

با توجه به طیف گسترده ای از انتخاب های موجود از تولید کنندگان ، یک چرخه حرارتی خوب پیدا کردن آن دشوار نیست ، تا زمانی که آزمایشگاه برای اولین بار آنچه را که در یک چرخه حرارتی لازم است مشخص کند ، و سپس به دنبال نوع دیگری است که می تواند به بهترین وجه به مناسبت افزایش یابد.

ترمال سایکلر (PCR)دستگاه ترمال سایکلر که به عنوان PCR هم شناخته می شود یکی از مهم ترین تجهیزات آزمایشگاه‌های ژنتیک می‌باشد. دستگاه ترمال سایکلر و یا PCR عموما جهت انجام واکنش زنجیره ای پلیمراز (Polymerase Chain Reaction) استفاده می‌شود. این واکنش همانطور که از نامش مشخص است، موجب پلیمریزه شدن و تکثیر رشته‌های DNA می‌شود.

فرآیند dna polymerase chain reaction

دستگاه PCR در واقع یک دستگاه با قابلیت بالا بردن و پایین آوردن دما در بازه زمانی بسیار کوتاه با دقت زیاد می باشد. سیستم کپی برداری و همانند سازی DNA درون سلول های یوکاریوت یک سیستم بسیار پیشرفته بوده و عملا طراحی این تکنولوژی درون یک تیوب در آزمایشگاه بسیار دشوار است. حتی همانندسازی سلول های پروکاریوتی نیز بسیار پیچیده بوده و طراحی آن خارج از سلول توسط انسان عملا امکان پذیر نیست.

چرا که همانند سازی DNA درون سلول‌های موجودات زنده توسط کمپلکس های مختلف مولکولی انجام شده و صد ها ژن در تنظیم آن دخیل می باشد .برای انجام صحیح واکنش PCR، بلوک هایی که در آن میکروتیوب های واکنش قرار داده شده است  باید دما را به سرعت تغییر دهند و مدت زمان مشخصی را در دماهای خاص بگذراند.

برنامه دمایی و زمانی مشخص توسط کارشناس با ستاپ کردن (انجام چند واکنش با شرایط دمایی زمانی متفاوت و نهایتا به دست آوردن شرایط بهینه) به دست می آید و به وسیله کلید‌های واقع برروی دستگاه و یا صفحه نمایش دستگاه تعریف می‌شود. دستگاه PCR با تغییرات دمایی با دقت و سرعت بالا امکان کپی کردن و پلیمریزه کردن مولکول‌های DNA را به وجود آورده است.

در سیستم PCR به جای استفاده از کمپلکس‌های پروتئینی همانند‌سازی، از زیرواحد‌های ساده آنزیمی آن‌ها بهره گرفته شده است. مثلا باز شدن دو رشته DNA از هم درون سلول‌های زنده توسط کمپلکس آنزیمی DNA پلیمراز انجام می‌شود که در سیستم PCR این کار توسط بالا بردن دما درون بلاک PCR انجام می‌پذیرد.

به عنوان مثال در Basic PCR که پایه ای ترین نوع PCR است، ابتدا دما توسط دستگاه تا نزدیکی 95 درجه بالا رفته و موجب باز شدن دو رشته می‌گردد، سپس دما به سرعت کاهش یافته و موجب اتصال پرایمر به رشته DNA می‌گردد.

نمودار زمانی-دمایی ترمال سایکلر (PCR)

سپس با افزایش دوباره دما زیرواحد هسته آنزیم همانندسازی DNA پلیمراز به رشته DNA متصل شده و همانندسازی را آغاز می‌کند. تمامی این مراحل درون سلول‌های زنده توسط آنزیم های مختلف انجام می شود که به دلیل دشواری در تنظیم اتصال و رهایش دقیق این آنزیم‌ها در محیط in-vitro، این مراحل با افزایش و کاهش دما توسط دستگاه PCR انجام می‌پذیرد.

اهداف دستگاه ترمال سایکلر (PCR)

اهمیت دستگاه PCR در این می باشد که با تکثیر یک ناحیه خاص از توالی هدف امکان مطالعه مقادیر بسیار کم DNA و RNA را فراهم می کند.اکثر ترموسیکلرها در آزمایشگاههای تحقیقاتی و مراکز بالینی وجود دارند وعمدتاً برای تکثیر DNA استفاده می شوند. علاوه بر این ، محققان از چرخه های حرارتی برای کلونینگ DNA و توالی یابی ژن ها و تشخیص جهش هااستفاده می کنند. از کاربردهای PCR درآزمایش های ژنتیکی به اهمیت آن در تشخیص بیماری ها می توان اشاره کرد.

انواع ترمال سایکلر

ترمال سایکلر ها در اندازه ها و مدل های مختلفی در دسترس هستند. می توان از میان اندازه های بزرگتر مدل های قدیمی ، مدل های کم حجم تر و کوچکتر طراحی شده برای صرفه جویی در فضای آزمایشگاه و حتی مدل های “Mini” یا “شخصی” که می توانند در بالای یک میز قرار بگیرند را انتخاب نمود. برای ظرفیت های بیشتر تعداد سیستم های بسیار بزرگتری مورد استفاده قرار می گیرد که در آن چندین ترمال سایکلر با یک دیگر لینک شده و توسط یک سیستم مرکزی کنترل می شوند. آزمایشگاه‌هایی که مایل به به حداکثر رساندن قابلیت های توان خود هستند از سیستم های linked PCR machine استفاده می کنند.

فاکتورهای مهم در هنگام خرید دستگاه ترمال سایکلر (PCR):

1) تغییرات دمایی

بیشتر چرخه های حرارتی برای تنظیم کنترل بلوک دما از یک Peltier element  استفاده می کنند. در حالت ایده آل ، در سیکل های حرارتی دمای داخل لوله های واکنش بایستی فوراً تغییر کند در حالی که در عمل دمای اطراف لوله های واکنش در ابتدا تغییر می کند. برای به دست آوردن بهترین حالت ، دما باید در زمان های درست و در اولین فرصت تغییر یابد.

همه تولید کنندگان دستگاه های PCR قصد دارند بلوک های گرمایشی را ایجاد کنند که دما را به طور یکنواخت و در اسرع وقت تغییر دهند. اگر تغییرات سریع درجه حرارت برای کار شما مهم است ، به دنبال دستگاه های PCR با بلوک گرمایشی از جنس نقره باشید. بلوک های گرمایش نقره برای تغییرات سریع دمای و برای یکنواختی دما در کل بلوک گرمایش بهتر کار می کنند.

2) Capacity and vessel type

بلوک های دستگاه های PCR دارای ظرفیت های مختلفی برای قرارگیری تعداد نمونه درون چاهک ها در هر ران دستگاه می باشد که این عدد تا 384 هم می رسد. البته مسئله ظرفیت دستگاه به نوع میکروتیوبی که قصد دارید برای واکنش های PCR استفاده کنید نیز بستگی دارد ولی لوله 0.2 میلی لیتر هنوز هم رایج ترین سایز استفاده شده در واکنش PCR است. با این وجود ، همچنین دستگاه های PCR  وجود دارند که از 0.5 میلی لیتر برای PCR استفاده می کنند.

3)  Heated lid

واکنش های PCR معمولا حجم های بسیار کمی بین 10 تا 50 میکرولیتر دارند که قرار دادن آن ها در بلوک های PCR با دمای 95 درجه را با چالش مواجه خواهد کرد چرا که به راحتی تبخیر می شوند. در گذشته ، محققان لایه ای از روغن معدنی را به بالای هر واکنش PCR اضافه می کردند تا از تبخیر و چگالش مایع واکنش در قسمت داخلی لوله ها جلوگیری کنند.

امروزه ، به جای استفاده از روغن معدنی، بسیاری از دستگاه های PCR مجهز به یک درب داغ هستند که در بالای نمونه ها در بلوک دما قرار دارد و از تبخیر و تراکم حاصل از آن جلوگیری می کند. این موضوع بسیار مهم است زیرا تبخیر شدن مواد داخل تیوب در حین آزمایش می تواند مقادیر داخل آن را به کلی تغییر داده و نتایج ناخواسته ای را در انتها به وجود آورد.

4) انعطاف پذیری و سازگاری

در مدلهای قبلی دستگاه های PCR ، و در واقع در برخی از مدل های با کیفیت بالا ، بلوک گرمایش یک مؤلفه جامد بود. امروزه بسیاری از تولید کنندگان، دستگاه های PCR را با بلوک های گرمایش قابل تعویض ارائه می دهند. این امر در صورت نیاز به استفاده از تعداد متفاوتی از نمونه ها مفید است.

علاوه بر این ، در برخی از دستگاه های PCR به جای وجود یک سیستم گرمایشی بزرگ و تک دو یا چند بلوک گرمایش کوچکتر جایگزین شده است که هر کدام را می توان به طور مستقل با برنامه دستگاه کنترل کرد این مورد این امکان را به محققین می دهد که بتوانند چندین دمای متفاوت را به طور هم زمان به نمونه ها در یک ران دستگاه اعمال کنند و در نتیجه سه آزمایش مختلف را به طور همزمان انجام دهند. این امر به خصوص در فرآیند ستاپ و یا بهینه سازی واکنش  PCR بسیار کاربرد دارد.   

آخرین پیشرفت ها در دستگاه های ترمال سایکلر

دستگاه PCR از لحاظ سرعت بسیار در حال پیشرفت بوده همچنین اندازه آن ها روز به روز در حال کوچکتر شدن می باشند به نحوی که احتمالا در سفر بعدی خود بتوانید یک دستگاه PCR را با خود بسته بندی کرده و کنار سایر وسایل حمل کنید!!! برخی از آنها اکنون قابلیت اتصال به WiFi داشته ، به این معنی که می توانید از طریق دستگاه تلفن همراه خود به صورت بی سیم به آنها وصل شوید. قابلیت کنترل از راه دور این امکان را به شما می دهد که حتی دیگر نیازی به رفتن به آزمایشگاه نداشته باشید.

نوعی از دستگاه ترمال سایکلر (PCR)

خبر خوب این است که بیشتر دستگاه های PCR بسیار قابل اعتماد هستند ، بنابراین از بسیاری جهات ، هنگام خرید آن ها با مشکل مواجه نخواهید شد.

آزمایشگاه ژنیران با دو دستگاه PCR از بهترین جنس و کیفیت، خدمات مختلف در زمینه های ژنتیک به اساتید محترم و دانشجویان عزیز ارائه کرده و دوره های کارآموزی تخصصی در زمینه یادگیری تکنیک‌ها برگزار می‌کند.

مشاهده ترمال سایکلر در سایت thermofisher

مشاهده لیست کامل تجهیزات ژنیران

دوره‌های کارآموزی ژنیران را مشاهده کنید