감염병 진단을 위한 중합효소 연쇄 반응(PCR)

PCR은 DNA 중합효소를 이용하여 박테리아나 바이러스의 유전체(DNA)에서 검출된 부분의 복제 수를 수백만 배까지 증폭시키는 DNA 진단 방법 중 하나입니다. 특정 유전체에 특이적인 핵산 부분을 여러 번 증폭시켜 진단할 수 있습니다. 먼저, 박테리아나 바이러스의 DNA 분자를 가열하여 두 가닥으로 나눈 후, 합성된 DNA 프라이머(염기 서열은 검출하려는 유전체에 특이적입니다)를 이용하여 상보적인 DNA 부분에 결합합니다. 그리고 열에 안정적인 DNA 중합효소를 이용하여 각 프라이머에 결합한 후 두 번째 핵산 가닥을 합성합니다. 이렇게 두 개의 DNA 분자를 얻습니다. 이 과정을 여러 번 반복합니다. 진단에는 하나의 DNA 분자, 즉 박테리아나 바이러스 입자 하나만으로도 충분합니다. 이 반응에 역전사효소를 이용한 RNA 분자 DNA 합성이라는 추가 단계를 도입함으로써 HCV 바이러스와 같은 RNA 바이러스 검사가 가능해졌습니다. PCR은 변성, 프라이머 어닐링, DNA 합성(중합)의 세 단계가 반복적으로 진행되는 과정입니다. 합성된 DNA의 양은 ELISA 또는 전기영동으로 확인됩니다.

PCR은 혈청이나 혈장, 요도 긁어내기, 생검, 흉막액, 뇌척수액 등 다양한 생물학적 재료를 사용할 수 있습니다. PCR은 주로 바이러스성 B형 간염, 바이러스성 C형 간염, 바이러스성 D형 간염, CMV 감염, 성병(임질, 클라미디아, 마이코플라스마, 유레아플라스마 감염), 결핵, HIV 감염 등의 감염성 질환을 진단하는 데 사용됩니다.

감염성 질환 진단에 있어서 PCR이 다른 연구 방법에 비해 갖는 장점은 다음과 같습니다.

• 감염원은 생검 중에 얻은 물질을 포함하여 신체의 모든 생물학적 환경에서 검출될 수 있습니다.
• 감염성 질환은 질병의 가장 초기 단계에서 진단하는 것이 가능합니다.
• 연구 결과를 정량적으로 평가하는 것이 가능합니다(연구 대상 물질에 얼마나 많은 바이러스나 박테리아가 포함되어 있는지).
• 이 방법의 민감도는 높습니다. 예를 들어, 혈액에서 B형 간염 바이러스 DNA를 검출하기 위한 PCR의 민감도는 0.001 pg/ml(약 4×10 ² 사본/ml)인 반면, 분기형 프로브를 사용하는 DNA 하이브리다이제이션 방법의 민감도는 2.1 pg/ml(약 7×10 ⁵ 사본/ml)입니다.

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