Was ist eine PCR?
Keine molekularbiologische Technik hat die medizinische Diagnostik so schnell und grundlegend verändert wie die Polymerase-Kettenreaktion oder im Englischen polymerase chain reaction (PCR). Der Begriff „Kettenreaktion“ be-schreibt die Tatsache, dass die Produkte der vorherigen Vermehrungszyklen als Ausgangsbasis für darauf folgende Zyklen dienen. Dies führt zu einer exponentiellen Vervielfältigung. Die PCR ermöglicht so die spezifische Ver-vielfältigung einer Ausgangs-DNA innerhalb kürzester Zeit. Mittels PCR können auch kleinste Ausgangsmengen an DNA nachgewiesen und untersucht werden. Dies kann aus fast jedem beliebigen Probenmaterial erfolgen, wie z.B. aus Blut, Sekreten, Abstrichen, Nahrungsmitteln oder Fossilien.
Was sind die Vorteile der PCR?
In vielen Bereichen der medizinischen Diagnostik hat die PCR klassische mikrobiologische und/oder biochemische Nachweisverfahren abgelöst bzw. ergänzt, da sie einige Vorteile bietet:
- Die DNA eines Erregers oder ein bestimmter Genabschnitt wird direkt nachgewiesen. Genprodukte, die eventuell erst später detektierbar sind, müssen nicht berücksichtigt werden.
- Die PCR liefert rasch ein Ergebnis. In der Regel ermöglicht ein PCR-Nachweis bereits nach wenigen Stunden eine zuverlässige Aussage, während mit klassischen Verfahren teilweise erst nach Tagen bis Wochen ein Ergebnis vorliegt.
- PCR-Verfahren sind sehr spezifisch. Dies liegt in der hohen Spezifität der Primersequenz begründet. Dadurch wird eine sehr hohe diagnostische Sicherheit erreicht.
- Die PCR ist zudem sehr sensitiv. Schon kleinste Mengen Ausgangs-DNA sind für einen korrekten Nachweis ausreichend.
- Darüber hinaus ermöglicht die PCR auch eine Mengenangabe der eingesetzten Ausgangs-DNA. Diese Methode der exakten Quantifizierung wird als Real-time-PCR bezeichnet.
In welchen Fällen ist die PCR besonders geeignet?
Zu den wichtigsten Einsatzgebieten der PCR gehören heute der molekulargenetische Nachweis von Bakterien und Viren und die humangenetische Diagnostik.
Als hochsensitive und -spezifische Nachweismethode ist die PCR im Bereich der mikrobiologischen und virologischen Diagnostik besonders geeignet:
- Für den Nachweis von Krankheitserregern, die schwierig, langsam oder nicht kultivierbar sind (z. B. Mycobacterium tuberculosis, Chlamydia trachomatis, HIV).
- Für Krankheitserreger, bei denen ein rascher Nachweis auschlaggebend ist (z. B. Methicillin-resistente Staphylococcus aureus, Vancomycin-resistente Enterokokken), um unverzüglich adäquate Hygienemaßnahmen einzuleiten.
- In der akuten Phase von Erkrankungen, noch bevor Antikörper nachgewiesen werden können (z. B. nach einer HCV- oder HIV-Infektion).
- Bei immundefizienten Personen, die nur wenige oder keine spezifischen Antikörper produzieren können (z. B. HIV-Infizierte, Patienten nach einer Organtransplantation oder einer zytostatischen Therapie).
- Als Direktmarker einer Virusinfektion (z. B. bei einer HSV-Infektion).
- Bei unklarer Serologie (z. B. isolierter HBc AK bei Hepatitis B).
- Für die Kontrolle des Therapie-Erfolges (z. B. nach Interferon-Behandlung bei Hepatitis B).
Auf dem Gebiet der humangenetischen Diagnostik werden PCR-Verfahren eingesetzt:
- Zur Erkennung von Erbkrankheiten oder erblichen Vorbelastungen für bestimmte Krankheitsbilder (z. B. Thrombophilie, hereditäre Hämochromatose).
- Bei Vaterschaftstests.
- In der Forensik (z. B. genetischer Fingerabdruck).
- Bei der Klonierung von Genen. Dies ist ein Vorgang bei dem ein Gen aus einem Organismus isoliert und anschließend in einen anderen eingepflanzt wird. Diese Technik findet z. B. bei der Herstellung von Arzneimitteln Verwendung.