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Was ist eigentlich PCR?

Einleitung
Die Polymerasekettenreaktion dient der in vitro Vermehrung von spezifischen DNA-Sequenzen. Sie wurde von Mullis entwickelt, der 1993 den Nobelpreis dafür erhielt.


Verfahren
Durch ein spezielles Temperaturmanagement kann die Vermehrung von DNA-Sequenzen gesteuert werden. Im ersten Schritt wird die vorliegende Matritzen-DNA auf über 90°C erwärmt, wodurch sie denaturiert und ihre Doppelstränge aufgespalten werden. Anschließend erfolgt eine Abkühlung auf 50°C. Bei dieser Temperatur lagern sich die erstellten Oligonucleotidprimer an die DNA-Stränge an. Daraufhin erfolgt eine erneute Erwärmung auf 72°C, wobei die DNA-Polymerase eine Replikation der DNA bewirkt. 

Dieser Zyklus kann beliebig oft wiederholt werden, bei jedem weiteren Zyklus werden auch die neuen DNA-Stränge als Matritze für die Vermehrung verwendet, so dass schnell eine große Anzahl von DNA-Sequenzen hergestellt werden können. 


Anwendung
Da von vielen Krankheitserregern DNA-Abschnitte bekannt sind, die sie unverwechselbar machen, ist die PCR ein wichtiges Diagnostikum geworden. Auch wenn eine Probe nur sehr geringe Mengen Antigen enthält, lässt sich diese durch die PCR nachweisen. Auch die genetischen Information einiger Viren, die nur RNA und keine DNA enthält, lässt sich durch eine geringfügige Modifikation des Verfahrens nachweisen. 

Die PCR kann bei folgenden Erkrankungen zum Nachweis eingesetzt werden: PRRS, Maul- und Klauenseuche, Schweinepest, Aujeszky'sche Krankheit, enzootische Pneumonie, Dysenterie, Rhinitis atrophicans und den pathogenen Formen von E. coli.

In der Praxis wird die PCR hauptsächlich für den Nachweis von PRRS-Virus im Ebersperma und für den Nachweis von Mycoplasma hyopneumoniae bei Schlachthofchecks eingesetzt.


Vergleich zu serologischen Nachweismethoden
Im Gegensatz zu serologischen Nachweisverfahren wie ELISA oder die Komplementbindungsreaktion handelt es sich bei der PCR um einen Antigen-Nachweis. Es besteht also die Möglichkeit einer frühzeitigen Diagnose, noch bevor der Organismus Antikörper in nachweisbaren Mengen gebildet hat. Es kann aber auch zu falsch negativen Ergebnissen kommen, wenn sich der Erreger in schlecht zugängliche Gewebe zurückgezogen hat, und nicht mehr im Blut nachweisbar ist. In diesen Fällen kann erst ein Antikörpernachweis Aufschluss über einen stattgefundenen Kontakt mit dem Erreger geben.

Die Sensitivität der PCR ist so groß, dass auch sehr geringe Erregermengen nachgewiesen werden können. Als bildlicher Vergleich: bereits ein PRRS - Virus in einem Swimmingpool würde ein positives Ergebnis ergeben!

Ein weiterer Vorteil der PCR ist die Möglichkeit der Unterscheidung von apathogenen und virulenten Formen eines Keimes. Durch die große Spezifität (es werden nur typische DNA-Sequenzen nachgewiesen) ist es möglich, die Virulenz eines Erregers ziemlich genau einzuordnen. Dabei wird jedoch nicht zwischen toten oder lebenden (infektiösen) Erregern unterschieden.

Der limitierende Faktor der PCR ist zur Zeit leider noch der relativ hohe Preis, den die Laboratorien wegen der erforderlichen Ausstattung und des hohen Aufwandes von spezialisiertem Personal nehmen müssen. Die Aufbereitung der Proben ist weitaus aufwendiger als beispielsweise für einen ELISA-Test.

 

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