Isotherme DNA-Amplifikation

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.