ポリメラーゼ連鎖反応|PCR

ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）とは、標的とするDNA領域を体外で特異的に増幅させるための分子生物学的実験手法である。¹

PCR法は1983年にキャリー・マリス（Kary Mullis）らによって考案された技術であり、微量なDNAサンプルからでも短時間で数百万倍から数十億倍ものコピーを得ることが可能である。²

この技術の基本原理は、DNAの熱変性、プライマーのアニーリング、そしてDNAポリメラーゼによる相補鎖合成という3つのステップを1つのサイクルとして繰り返すことにある。¹

まず最初のステップである熱変性では、二本鎖DNAを含む溶液を約90〜95度に加熱することで、塩基間の水素結合を切断して一本鎖へと解離させる。²

続くアニーリングのステップでは、反応温度を約50〜65度に冷却し、増幅させたいDNA領域の両端の配列に相補的な短い一本鎖DNA断片であるプライマーを特異的に結合させる。²

最後の伸長反応のステップでは、温度を約72度前後に保ち、耐熱性DNAポリメラーゼ（代表的なものとしてTaqポリメラーゼなど）の働きによってプライマーを起点としてヌクレオチドを重合させ、新たなDNA鎖を合成する。²

これらの温度変化をサーマルサイクラーと呼ばれる機器を用いて自動的かつ反復的に行うことで、DNA断片は指数関数的に増加していく仕組みとなっている。²

従来の方法では検出が困難であった極めて微量の核酸をも解析対象とすることができるため、PCR法は基礎研究における遺伝子クローニングや発現解析にとどまらず、多分野で不可欠な技術となっている。¹

医療分野においては、感染症の病原体やウイルスのゲノム検出による迅速かつ正確な診断、遺伝性疾患の遺伝子診断、悪性腫瘍における特異的な遺伝子変異の検出などに広く応用されている。¹

さらに、法医学の領域における微小な体液や毛髪からのDNA型鑑定、考古学や進化生物学における古代のDNA解析、さらには食品中のアレルゲンや遺伝子組み換え食品の検査など、その用途は極めて多岐にわたっている。²