امروزه روش PCR جایگاه بسیار مهمی را در جنبه های مختلف مهندسی ژنتیک، بیولوژی مولکولی، میکروب شناسی تشخیصی، تشخیص سرطان و بیماری های ژنتیک، تشخیص هویت، جرم شناسی، تعیین ترادف، باستان شناسی، مطالعه ی تکاملی موجودات و ... پیدا کرده است. این روش تقریباً در تمامی آزمایشگاه های زیست مولکولی جزو کارهای متداول می باشد و به صورت اتوماتیک به وسیله ی کامپیوتر انجام می شود. این تکنیک تمامی مشکلات قبلی در زیست مولکولی که ناشی از عدم دسترسی به مقادیر زیاد از DNA یکسان بود را برطرف کرد. برای مثال قبلاً برای به دست آوردن نسخه های متعدد از یک ژن خاص می بایست این ژن را به داخل حامل مناسب وارد کرده و در یک باکتری تکثیر کنند ولی امروزه این کار را به سادگی و با استفاده از PCR انجام می دهند. PCR از نظر علمی تشابه زیادی به همانند سازی DNA دارد و در واقع برگرفته از آن است.
PCR همانند یک دستگاه فتوکپی عمل می کند که بوسیله آن می توان صفحاتی از کتاب ژنوم هر موجود را به تعداد دلخواه و مشابه نسخه اصلی (البته در مواردی همراه با خطاهای جزئی) تکثیر نمود. با این روش می توان یک ژن را به اندازه ای تکثیر کرد تا بتوان با استفاده از روشهایی مانند الکتروفورز مشاهده کرد. شما یک تار مو را از فاصله ۶ متری نمی توانید ببینید اما یک دسته میلیاردی از مو کنار هم به خوبی مشاهده می شوند.
به گزارش روابط عمومی "طراحی و ساخت دستگاه تکثیر ژن (PCR)" حاصل تلاش سه ساله ی دکتر امیر شاملو استادیار دانشکده ی مهندسی مکانیک و عضو پژوهشکده ی زیست فناوری و محیط زیست دانشگاه صنعتی شریف به همراه دکتر منوچهر وثوقی ریاست پژوهشکده ی زیست فناوری و محیط زیست، مسعود مددالهی دانش آموخته دکتری شریف، عرفان قاضی میرسعید، علی آماده دانشجویان کارشناسی ارشد و مهدی دیزانی دانشجوی کارشناسی دانشگاه صنعتی شریف به سرانجام رسیده است.
دکتر شاملو در خصوص اهمیت دستگاه تکثیر ژن گفت: دستگاه تکثیر ژن (PCR) مبتنی بر قطره پایه، در تمامی آزمایشگاه های زیستی، پاتولوژی، بیمارستان ها و کلینیک ها معمولا به صورت روزانه کاربرد دارد و تاکنون از نمونه های خارجی این دستگاه استفاده می شده است.
دانشیار دانشکده ی مهندسی مکانیک یادآور شد: اخیرا چند نمونه داخلی با روش های سنتی و تجاری ساخته شده است که به دلیل بالا بودن قیمت، تهیه ی آن برای آزمایشگاه ها دشوار می باشد. بنابراین ما با هدف حفظ دقت و کاهش قیمت تصمیم به ساخت دستگاه تکثیر ژن در دانشکده ی مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف گرفتیم. دستگاه ساخته شده در واقع دارای سیستمی متمایز از روش های سنتی و تجاری موجود در بازار است و با هزینه هایی بسیار کمتر قادر به انجام عملیات تکثیر ژن می باشد. وی افزود: دستگاه تکثیر ژن ساخته شده، دقت را با استفاده از نانو ذرات ها در همان حد نمونه های تجاری حفظ و سرعت را نیز فزایش داده است که این افزایش سرعت ۳۰تا ۴۰ درصد نمونه های خارجی است. اما از لحاظ هزینه، قیمت یک دهم نمونه های مشابه تجاری است. بنابراین از این حیث برای آزمایشگاه ها بسیار کاربردی می باشد.
دکتر شاملو در ادامه تاکید کرد: این پروژه در قالب چند پایان نامه ارشد و دکتری اجرا شده است. در حال حاضر تلاش می کنیم با همکاری دانشگاه دستگاه مذکور را تجاری سازی کرده و به سمت بازار روانه کنیم.
مسعود مددالهی دانش آموخته ی دانشکده ی مهندسی مکانیک در ادامه در خصوص دستگاه تکثیر ژن ساخته شده گفت: همانطور که دکتر شاملو پیش تر اشاره کردند دستگاه تکثیر ژن (PCR) مبتنی بر قطره پایه با استفاده از تعدادی قطرات آبی ژن برای تکثیر عمل می کند. وی خاطر نشان کرد: روش تکثیر فوق نسبت به دیگر روش ها مزایایی دارد که مهمترین آنها پیوسته بودن این روش و جلوگیری از آلودگی است. دستگاه ساخته شده از طریق کابل به رایانه متصل می شود و قابلیت کنترل دماهای مختلف را دارد. در داخل دستگاه یک سیستم میکروفلوئیدی تعبیه شده است که توانایی تزریق ژن ها به صورت پیوسته را داراست و می توانیم از خروجی دستگاه ژن های تکثیر شده را تحویل بگیریم.
این پژوهشگر در ادامه تصریح کرد: در ساخت این دستگاه از یک روش جدید به منظور تولید دستگاه های میکروفلویدیک استفاده شده است که قابلیت تعمیم در تمامی دستگاه های دیگر ساخته شده توسط پژوهشگران در حوزه میکرو و نانو را داراست. مزیت این روش، تولید دستگاه های میکروفلویدیک با قابلیت تحمل فشارهای بسیار بالا است. در این دستگاه برای اولین بار اثر نوع خاصی از نانوذرات مورد بررسی قرار گرفت و نتایج آن با نتایج به دست آمده با دستگاه های تجاری مقایسه شده است.
وی افزود: نتایج حاکی از آن است که با استفاده از نانوذرات ، دستگاه ساخته شده می تواند کارایی دستگاه های تجاری را با کاهش زمان فرآیند حاصل نماید. همچنین نشان داده شده است که نانوذرات میتوانند تا ۵ برابر (وحتی بیشتر) نتایج واکنش PCR را بهبود دهند. از دیگر مزایای سیستم های PCR جریان پیوسته بودن دستگاه ساخته شده هزینه ی ارزان تر، سیستم کنترلی ساده تر و تغییر سریع دما می باشد.
دکتر مددالهی یادآور شد: در این دستگاه از سیستم قطرهپایه برای تکثیر ژن استفاده می شود و در این دسته از سیستمهای PCR ریز سیالاتی، سیال نمونه ی آزمایش به صورت قطره های کوچکی در یک سیال ثانویه، که معمولا نوعی روغن می باشد، در می آید.
وی در پایان خاطرنشان کرد: مشتریان این طرح به طور کلی تمام سازمانها، شرکتها و افرادی که در زمینهی تشخیص بیماری، استخراج و تکثیر ژن و زمینههای مشابه دیگر فعالیت دارند هستند و در صورت تجاری سازی، آنها می توانند این محصول را با یک دهم قیمت نمونه خارجی آن تهیه کنند.
