Isotherme DNA-Amplifikation

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Die isotherme DNA-Amplifikation umfasst PCR-Methoden zur Amplifikation (Vervielfältigung) von DNA bei konstanten Temperaturen.[1][2]

Eigenschaften

Im Gegensatz zur klassischen Polymerasekettenreaktion (PCR) erfolgt bei der isothermen DNA-Amplifikation die jeweilige Reaktion bei gleichbleibender Temperatur (isotherm) mit einer strangversetzenden DNA-Polymerase, während die PCR eine thermostabile DNA-Polymerase und zur Strangtrennung eine Erhitzung auf 95 °C durch einen Thermocycler verwendet.[3] Dadurch kann die Reaktion auch ohne größeren gerätetechnischen Aufwand durchgeführt werden.[4] Die strangversetzende DNA-Polymerase, z. B. die Φ29-DNA-Polymerase aus dem Bakteriophagen φ29,[5] verdrängt einen bestehenden zweiten Strang von doppelsträngiger DNA, während sie anhand des ersten Stranges einen neuen Strang herstellt, mit gleicher Sequenz zum zweiten Strang. Die Varianten der isothermen DNA-Amplifikation können mit der dPCR kombiniert werden.[6]

Varianten

Methoden zur isothermen Amplifikation von DNA sind z. B. die Multidisplacement Amplification (strangversetzende Amplifikation), die Isothermal Assembly (isothermer Zusammenbau), die Recombinase Polymerase Amplification (RPA, Rekombinase Polymerase Amplifikation), die Loop-mediated Isothermal Amplification (LAMP, schleifenvermittelte isothermale Amplifikation), nucleic acid sequence-based amplification (NASBA, Nukleinsäuresequenz-basierte Amplifikation), die Helicase-dependent Amplification (HDA, Helikase-abhängige Amplifikation), die Nicking Enzyme Amplification Reaction (NEAR, die Einzelstrangbruchsenzym-Amplifikationsreaktion), die rolling circle replication (RCA, Replikation per rolling circle).[7][8] Weitere Nachweisverfahren sind z. B. die nicking endonuclease signal amplification (NESA, Einzelstrangbruchsenzym-Signalamplifikation) und nicking endonuclease assisted nanoparticle activation (NENNA, Einzelstrangbruchsenzym-vermittelte Nanopartikelaktivierung), exonuclease-aided target recycling (Exonuklease-vermitteltes Zielrecycling), junction or Y-probes (Verbindungs- oder Y-Sonden), split DNAZyme (gespaltene DNAzyme) und deoxyribozyme amplification (Desoxyribozym-Amplifikation), nicht-kovalente DNA-Katalysen und die hybridization chain reaction (HCR, Hybridisierungskettenreaktion).[9]

Einzelnachweise

  1. ↑ J. Kim, C. J. Easley: Isothermal DNA amplification in bioanalysis: strategies and applications. In: Bioanalysis. Band 3, Nummer 2, Januar 2011, S. 227–239, doi:10.4155/bio.10.172, PMID 21250850.
  2. ↑ M. Fakruddin, K. S. Mannan, A. Chowdhury, R. M. Mazumdar, M. N. Hossain, S. Islam, M. A. Chowdhury: Nucleic acid amplification: Alternative methods of polymerase chain reaction. In: Journal of pharmacy & bioallied sciences. Band 5, Nummer 4, Oktober 2013, S. 245–252, doi:10.4103/0975-7406.120066, PMID 24302831, PMC 3831736 (freier Volltext).
  3. ↑ J. Li, J. Macdonald: Advances in isothermal amplification: novel strategies inspired by biological processes. In: Biosensors and Bioelectronics. 64, 2015, S. 196, doi:10.1016/j.bios.2014.08.069. PMID 25218104.
  4. ↑ J. A. Jordan, C. O. Ibe, M. S. Moore, C. Host, G. L. Simon: Evaluation of a manual DNA extraction protocol and an isothermal amplification assay for detecting HIV-1 DNA from dried blood spots for use in resource-limited settings. In: Journal of clinical virology : the official publication of the Pan American Society for Clinical Virology. Band 54, Nummer 1, Mai 2012, S. 11–14. doi:10.1016/j.jcv.2012.01.004. PMID 22293626.
  5. ↑ J. G. Paez, M. Lin, R. Beroukhim, J. C. Lee, X. Zhao, D. J. Richter, S. Gabriel, P. Herman, H. Sasaki, D. Altshuler, C. Li, M. Meyerson, W. R. Sellers: Genome coverage and sequence fidelity of phi29 polymerase-based multiple strand displacement whole genome amplification. In: Nucleic acids research. Band 32, Nummer 9, 2004, S. e71. doi:10.1093/nar/gnh069. PMID 15150323. PMC 419624 (freier Volltext).
  6. ↑ G. Nixon, J. A. Garson, P. Grant, E. Nastouli, C. A. Foy, J. F. Huggett: Comparative study of sensitivity, linearity, and resistance to inhibition of digital and nondigital polymerase chain reaction and loop mediated isothermal amplification assays for quantification of human cytomegalovirus. In: Analytical chemistry. Band 86, Nummer 9, Mai 2014, S. 4387–4394. doi:10.1021/ac500208w. PMID 24684191.
  7. ↑ E. C. Oriero, J. Jacobs, J. P. Van Geertruyden, D. Nwakanma, U. D'Alessandro: Molecular-based isothermal tests for field diagnosis of malaria and their potential contribution to malaria elimination. In: The Journal of antimicrobial chemotherapy. Band 70, Nummer 1, Januar 2015, S. 2–13, doi:10.1093/jac/dku343, PMID 25223973 (Review).
  8. ↑ C. C. Chang, C. C. Chen, S. C. Wei, H. H. Lu, Y. H. Liang, C. W. Lin: Diagnostic devices for isothermal nucleic acid amplification. In: Sensors. Band 12, Nummer 6, 2012, S. 8319–8337, doi:10.3390/s120608319, PMID 22969402, PMC 3436031 (freier Volltext).
  9. ↑ L. Yan, J. Zhou, Y. Zheng, A. S. Gamson, B. T. Roembke, S. Nakayama, H. O. Sintim: Isothermal amplified detection of DNA and RNA. In: Molecular bioSystems. Band 10, Nummer 5, Mai 2014, S. 970–1003, doi:10.1039/c3mb70304e, PMID 24643211.
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