DNA kopiëren via PCR wordt verbluffend simpel wanneer je de reactor verticaal monteert, de onderkant verhit en vertrouwt op convectie als drijvende kracht. Dat melden Taiwanese onderzoekers in het tijdschrift Biotechniques.

Traditionele PCR-apparaten hebben juist heel verfijnde verwarmingselementen en temperatuurregelaars nodig om hun inhoud een reeks cycli van verwarming en afkoeling te laten doorlopen. Bij PCR (polymerase chain reaction) zijn namelijk drie processtappen nodig voor elke keer dat je je DNA-strengen kopieert, en elke stap verloopt bij een andere temperatuur.

In de praktijk moet je deze cyclus vaak enkele tientallen keren herhalen om voldoende kopieën te krijgen. En hoe sneller je dat wilt doen, hoe meer aandacht je aan die regeling moet besteden om te voorkómen dat je kopieën mislukken.

Een alternatief is een lab op een chip waarop het monster via een kronkelkanaal door verschillende zones circuleert die ieder continu op één van de gewenste temperaturen worden gehouden. Maar dat is in de praktijk ook een gecompliceerd verhaal.

Pei Jer Chen en collega’s (Taiwan National University, Taipei) werkten eigenlijk aan zulke chips. Op een gegeven moment kwamen ze op het idee om eens een verticaal vloeistofkanaal te proberen, in plaats van een horizontaal. Tot hun eigen verbazing werkte dat veel beter dan ze ooit hadden verwacht.

Het principe van hun ‘capillair convectieve PCR’ (CCPCR) doet een beetje denken aan dat van een lavalamp. Je doet je monster in een glazen capillair (lengte 51 mm, binnendiameter 2,3 mm) dat je verticaal neerzet. Het onderste uiteinde verwarm je tot 95 graden Celsius, de werktemperatuur voor de eerste stap van de cyclus.

Door de temperatuurverhoging daalt de dichtheid van de vloeistof onderin, waardoor die vloeistof opstijgt. Onderweg wordt ze door contact met de buitenlucht gekoeld, totdat de temperatuur ver genoeg gedaald is voor de tweede stap. Hierdoor stijgt de dichtheid weer. Uiteindelijk zakt de vloeistof terug, wordt onderweg voldoende opgewarmd voor stap drie, en eindigt uiteindelijk onderin om aan de volgende cyclus te beginnen.

Volgens Chen kun je zo een fragment van maximaal 500 basen binnen 30 minuten in 30-voud kopiëren zonder dat je er omkijken naar hebt.

Hij geeft tevens een aantal suggesties voor optimalisatie, door een beetje te spelen met de maten van het geheel en reagentia te kiezen waarvan de werktemperaturen op de temperaturen binnen het systeem aansluiten.

bron: Biotechniques