In de VS is octrooi aangevraagd op een manier om de voortgang van DNA-duplicatie zichtbaar te maken met behulp van spiegelbeeld-DNA. Zo heb je kans dat het je ook lukt buiten een gecontroleerde laboratoriumsetting, schrijven Frederick Haselton en collega’s in het tijdschrift Analytical Chemistry.

Dat dupliceren gaat gewoonlijk via de polymerase chain reaction, afgekort PCR. Daarbij verwarm je eerst je monster om de DNA-spiralen uit elkaar te krijgen. Vervolgens koel je het weer af om toegevoegde primers te laten hechten, en tot slot warm je het weer op zodat een DNA-polymerase-enzym, uitgaand van die primers, van de enkele strengen weer dubbele kan maken door er losse nucleotides op te zetten. Als je die cyclus lang genoeg herhaalt kun je van één streng miljoenen duplicaten maken.

De verschillende temperatuurniveaus luisteren echter zeer nauw en meer dan dertig jaar na de uitvinding van PCR geldt de hiervoor bestemde lab-apparatuur nog steeds als overgevoelig, ondanks dikke lagen thermische isolatie. Bovendien zijn de optimale temperaturen niet constant maar afhankelijk van de exacte monstersamenstelling. Geen wonder dat PCR zelfs in een goed geoutilleerd lab vaak mislukt zonder dat je er ooit achter komt wat er precies is misgegaan.

Haseltons idee is nu om spiegelbeeldig DNA te bestellen, zogeheten L-DNA, met (ongeveer) dezelfde basenvolgorde als het DNA dat je wilt dupliceren. Aan de ene streng laat je florescerende labels zetten, aan de andere een quencher die de fluorescentie onderdrukt. Ook van de primers bestel je spiegelbeelden, ook weer met aangehechte quenchers.

Als je deze mix gaat opwarmen zul je de fluorescentie in je monster zien toenemen. Dan weet je dat labels en quenchers elkaar zijn kwijtgeraakt en de spiegelbeeldstrengen dus los van elkaar zijn. En omdat het spiegelbeeldige DNA verder dezelfde fysische en chemische eigenschappen heeft als het echte, mag je aannemen dat ook dat echte DNA is gesplitst en dat je kunt gaan afkoelen.

Het verdwijnen van de fluorescentie is vervolgens het teken dat de primers op hun plek zitten. Alle primers.

Wegens gebrek aan spiegelbeeldbasen en spiegelbeeldenzym wordt het spiegelbeeld-DNA daarna niet zelf gedupliceerd. Wel voegen beide strengen zich uiteindelijk vanzelf weer samen tot een dubbele spiraal. Je houdt steeds dezelfde hoeveelheid, en dus ook dezelfde fluorescentie.

Op deze manier kun je dus zien wat je doet, weet je wanneer je aan de volgende stap van de cyclus kunt beginnen en kun je eventueel spelen met de temperatuur wanneer er niets gebeurt. Haselton noemt het adaptive PCR, en voorspelt dat je nu voor het eerst een handheld PCR-instrumentje kunt bouwen voor gebruik in het veld.

bron: Vanderbilt University