تفاعل البوليميراز المتسلسل وكل ما يهمك معرفته عنه

اختبار تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) هو تقنية تُستخدم للكشف عن المادة الجينية الموجودة في عينة تحتوي على خلايا غير طبيعية أو مُمْرِضة. يتم جمع العينات بطرق متعددة مثل المسحة الأنفية، أو المسحة اللعابية، أو عينة من الدم. يتيح اختبار PCR للباحثين إمكانية الحصول على كثير من النسخ من جزء صغير من الحمض النووي DNA أو الحمض النووي الريبي (RNA)، ويُطلق البعض على هذا الفحص: "النسخ الجزيئي".

لهذه التقنية العديد من التطبيقات، إذ يمكن للخبراء الصحيين استخدام اختبارات PCR كوسيلة سريعة ودقيقة لتشخيص الأمراض المعدية، واكتشاف التغيرات الجينية التي قد تؤدي إلى أمراض، وكشف وجود كميات ضئيلة من الخلايا السرطانية. في هذا المقال، نستعرض بالتفصيل ماهية اختبارات PCR، وكيفية عملها، وكيف يقوم الأطباء بتفسير النتائج.

تفاعل البوليميراز المتسلسل

طور الكيميائي الحيوي الأمريكي الدكتور كاري موليس تقنية تفاعل البوليميراز المتسلسل (polymerase chain reaction PCR) في عام 1983، وهي وسيلة سريعة وذات تكلفه قليلة لصنع نسخ كثيرة من أجزاء صغيرة من المادة الجينية.

عادةً ما تكون كميات كبيرة من الحمض النووي مطلوبة لإجراء الاختبارات الجزيئية والجينية، لكن بفضل تقنية PCR تمكن العلماء من إنتاج ملايين النسخ من كمية صغيرة جدًا من الحمض النووي. تُعتبر PCR تقنية شائعة في مختبرات الأبحاث الطبية والبيولوجية، ولها العديد من التطبيقات.

ومع ذلك، يُستخدم مصطلح "اختبار PCR" عادة للإشارة إلى اختبار تشخيصي سريع ودقيق للكشف عن العلامات المبكرة للأمراض المعدية. على سبيل المثال، يعد اختبار PCR أحد أهم الطرق لاكتشاف وجود فيروس SARS-CoV-2، المسبب لمرض كوفيد-19.

استخدامات تفاعل البوليميراز المتسلسل

بسبب جائحة كوفيد-19 (الكورونا)، أصبح كثيرون على دراية بمصطلح "اختبار PCR" أو فحص تفاعل البوليميراز المتسلسل، ومع ذلك، فإن لهذه التقنية العديد من الاستخدامات الطبية الأخرى بالإضافة إلى اختبار كوفيد-19.

يمكن للخبراء الصحيين استخدام فحص تفاعل البوليميراز المتسلسل للكشف عن وجود كميات صغيرة من الخلايا السرطانية والتغيرات الجينية التي يمكن أن تسبب بعض الأمراض، كما يمكن لاختبار PCR اكتشاف عوامل أخرى تسبب أمراضًا مثل:

• الإنفلونزا.
• السل.
• فيروس نقص المناعة البشرية (HIV).
• الإيبولا.
• التهاب الكبد الوبائي "سي".

اقرأ أيضاً

تعديلات على الفحوصات المخبرية عليك معرفتها

كيف يعمل فحص تفاعل البوليميراز المتسلسل؟

يعمل اختبار PCR على تضخيم تسلسلات الحمض النووي، ويتضمن الاختبار استخدام بادئات الحمض النووي، وقواعد الحمض النووي، وإنزيمات، ومحاليل مساعدة، وعملية التدوير الحراري (thermal cycling) لمضاعفة هذه التسلسلات.

أول خطوة هي الحصول على عينة من الشخص المُختبَر، ونوضح الأنواع المقبولة للعينة لاحقًا في هذا المقال.

بعد ذلك، يَستخدم الباحث في المختبر جهازًا خاصًا لتسخين العينة، ويفصل هذا التسخين الحمض النووي إلى قطعتين من الحمض النووي الأحادي السلسلة. بعد ذلك، يتم تبريد التفاعل للسماح للبادئات بالارتباط بتسلسلات الحمض النووي، ثم ترفع درجة الحرارة مرة أخرى للسماح لإنزيم يُعرف باسم تاق بوليميراز (Taq polymerase) بإضافة قواعد الحمض النووي إلى القوالب. ينتج عن هذه العملية نسختين من العينة الأصلية.

يمكن للجهاز تنفيذ هذه العملية بشكل آلي وتكرارها مرات عديدة لإنتاج العديد من النسخ المطابقة للجزء الأصلي من الحمض النووي. في فحص تفاعل البوليميراز المتسلسل التشخيصي، يمكن للجهاز اكتشاف وجود مسببات الأمراض بعد تكرار تسلسل المادة الجينية الموجودة. ومع ذلك، فإن بعض الفيروسات، مثل SARS-CoV-2، تتكون من الحمض النووي الريبوزي (RNA) وليس الحمض النووي (DNA). في هذه الحالة، يخضع الحمض النووي الريبوزي لعملية تُسمى "تفاعل النسخ العكسي" (reverse transcription PCR-rtPCR) لتحويل الحمض النووي الريبوزي إلى حمض نووي DNA قبل نسخه.

تتفاوت مدة الحصول على نتائج فحص تفاعل البوليميراز المتسلسل من بضع دقائق إلى عدة أيام. مع وجود مختبر مخصص ومؤهَّل لهذا الفحص في الموقع، تكون النتائج سريعة، لكن قد تستغرق فترة أطول عندما يتم إرسال العينات إلى مختبر خارجي.

تفسير النتائج

اعتمادًا على سبب طلب فحص تفاعل البوليميراز المتسلسل، يمكن أن تشير النتيجة الموجبة إلى وجود مسبب المرض، أو خلايا سرطانية، أو تغيرات جينية. تشير النتيجة السالبة إلى عدم وجود هذه العناصر، لكن يمكن أن يحدث "نتيجة سالبة كاذبة" إذا كانت كمية المادة الفيروسية في العينة قليلة جدًا للكشف عنها، كما يمكن أن يحدث إذا أُخذت العينة في وقت مبكر جدًا بعد التعرض للفيروس، أو إذا تعرضت العينة للتلف قبل إجراء التحليل.

الحمض النووي DNA

أنواع فحص تفاعل البوليميراز المتسلسل

تختلف أنواع فحص تفاعل البوليميراز المتسلسل بناءً على العينة المُستخدمة، وتشمل الأنواع الشائعة:

• المسحة الأنفية: تتضمن أخذ عينة من الجزء الخلفي من الأنف والحلق.
• المسحة الأنفية المتوسطة: يتم أخذ عينة من داخل الأنف.
• مسحة اللعاب: يتضمن إعطاء عينة من اللعاب في أنبوب.
• عينة الدم: بعض أنواع اختبارات PCR تتطلب عينة دم تُجمع من الوريد.

مخاطر إجراء فحص تفاعل البوليميراز المتسلسل

عادةً لا يشكل فحص تفاعل البوليميراز المتسلسل أي مخاطر كبيرة على الشخص المفحوص، وقد تختلف التأثيرات الجانبية بناءً على نوع العينة. مثلًا، قد تظهر بعض الكدمات البسيطة أو الألم الخفيف بعد أخذ عينة دم، لكنها عادةً ما تختفي بسرعة.

نصيحة من موقع صحتك

فحص تفاعل البوليميراز المتسلسل هو تقنية بحث شائعة، ويمكن أن يساعد في الكشف عن وجود تغيرات جينية أو خلايا سرطانية أو بكتيريا أو فيروسات أو مسببات أمراض أخرى، مثل فيروس كورونا المستجد. يتضمن الاختبار أخذ عينة من سوائل الجسم، ثم معالجة المادة الوراثية في العينة لعمل العديد من النسخ، والإتيان بنتائج دقيقة وسريعة.