محصولات ساخته شده در حوزه ژنتیک، ابزاری قدرتمند در اختیار ژنتیک‌دانان قرار می‌دهد تا مولکول‌های هدف را برای رسیدن به اهداف گوناگون، ویرایش کرده و ویژگی‌های جدیدی را به آن‌ها اضافه نمایند. لازمه گام برداشتن در این مسیر، مطالعات بیوانفورماتیکی قوی است که با کمک نرم‌افزارهای مختلف، امکان‌پذیر است.

تکنیک واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) به‌عنوان یکی از مهم‌ترین اختراعات قرن بیستم در دنیای زیست‌شناسی مولکولی محسوب می‌شود. امروزه، PCR و انواع آن از رایج‌ترین تکنیک‌های زیست‌شناسی مولکولی جهت تکثیر ماده ژنتیکی به شمار می‌رود. با استفاده از این تکنیک می‌توان تنها با داشتن مقادیر اندکی از محتوای ژنتیکی سلول‌های جاندار بسیاری از فرایندهای تحقیقاتی و تشخیصی نظیر شناسایی و دست‌کاری DNA، تشخیص بیماری‌های قبل و بعد تولد، ردیابی ارگانیسم‌های عفونی مانند ویروس‌های عامل بیماری‌های ایدز، هپاتیت، سل همچنین تشخیص تغییرات ژنتیکی ازجمله انواع جهش‌ها در ژنوم انسانی را با سهولت بیشتری انجام داد.

قبل از آغاز مراحل اصلی PCR می‌بایست نمونه هدف (DNA) را آماده کرد. سپس آن را به همراه سایر موارد نظیر روغن معدنی، بافر، آنزیم DNA پلیمراز Taq، نوکلئوتیدهای dNTPs و پرایمر به داخل لوله‌آزمایش ریخته و برای انجام مراحل اصلی PCR به ترموسایکلر انتقال داده می‌شود.

PCR شامل سه مرحله اصلی است: مرحله دناتوراسیون (Denaturation)، مرحله اتصال (Annealing) و مرحله طویل شدن (Extension). در مرحله اول مولکول‌های DNA دو رشته‌ای دناتوره شده و تک‌رشته‌ای می‌شوند. سپس در مرحله دوم پرایمرها به مناطق مکمل خود، روی مولکول‌های تک‌رشته‌ای متصل می‌شوند. در مرحله پایانی، آنزیم DNA پلیمراز پس از اتصال به پرایمر، بر اساس DNA الگو، رشته جدیدی را می‌سازد. تمامی مراحل اشاره‌شده به دما حساس هستند و دمای مناسب (به‌طور تقریبی) هر مرحله به ترتیب 94، 60 و 72 درجه سانتی‌گراد است.

پرایمر چیست؟

پرایمر‌ها قطعات کوچکی از ماکرومولکول ‌DNA یاRNA هستند که به‌عنوان آغازگرهای واکنش زنجیره‌ای پلیمراز(PCR)نقش اساسی را ایفا می‌کنند. پرایمرها به‌صورت تک‌رشته‌ای در ابعاد چند باز در محل جای‌گیری آنزیم پلیمراز قرار گرفته و شروع فعالیت آن را جهت تکثیر DNA یا RNA فراهم می‌کنند. در واقع، طراحی مناسب پرایمر لازمه یک PCR موفق است. برای تکثیر هر قطعه دلخواهی از ژنوم، یک جفت پرایمر اختصاصی موردنیاز است. 

پرایمرها چگونه طراحی می‌شود؟

این پرایمرها باید طوری طراحی شوند که از طرفی کاملاً مکمل توالی هدف باشند و از سوی دیگر به هیچ بخش دیگری از مولکول الگو، متصل نشوند. این عامل به همراه چند عامل دیگر، طراحی پرایمر را به مرحله‌ای دقیق و حساس از روند تکثیر ژن‌ها در آزمایشگاه، جهت بررسی جهش‌ها، تشخیص بیماری‌ها و شناسایی ویروس‌ها و همین‌طور کلون‌سازی ‌ژن‌ها تبدیل می‌نماید. طراحی پرایمر، مهارتی است که با استفاده از نرم‌افزارهای کامپیوتری یا اینترنتی (تحت وب) محققین را در طراحی آزمایش‌های ساده‌ای چون شناسایی وجود ژن یا بررسی حضور قطعه‌ای از DNA، بررسی کمی و کیفی mRNA، شناسایی جهش‌ها تا تولید وکتورها و دست‌کاری‌های ژنتیکی و ویرایش ژنوم یاری می‌دهد به‌نحوی‌که بدون اغراق می‌توان گفت موفقیت هر یک از روش‌های ذکرشده در گروی طراحی مناسب و کارای این قطعات کوچک است.

با توجه به اهمیت این مرحله در روند کلی فرایند کلونینگ، در این دوره‌ آموزشی، دکترحسن رسولی، ابتدا با استفاده از نرم‌افزار پرل پرایمر (perl primer)، مخاطبان را با روند کلی طراحی پرایمر برای بررسی بیان ژن و نرم‌افزار (Generunr) آشنا نموده و سپس به طراحی پرایمر برای کلونینگ و تولید پروتئین‌های نوترکیب پرداخته و شما را با برخی ریزه‌کاری‌های آن آشنا می‌سازد.

هدف از یادگیری دوره آموزش طراحی پرایمر و وکتور چیست؟

·        آشنایی با اصول واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR)

·        آشنایی با بانک‌های داده و برداشتن توالی ژن‌ها

·        طراحی پرایمر برای بررسی بیان ژن (real-time PRC) با کمک نرم‌افزار Perl Primer

·        آشنایی با اصول و کلیات کلونینگ ژن

·        مروری بر کار با بانک‌های داده و برداشتن توالی ژن‌ها

·        طراحی پرایمر برای کلونینگ و تولید پروتئین‌های نوترکیب با کمک نرم‌افزار Generunr

دوره آموزش طراحی پرایمر و وکتور مناسب چه کسانی است؟

دانش طراحی پرایمر یکی از مباحث مهارتی علم بیوانفورماتیک بوده که بی‌شک اغلب دانشجویان و دانش‌آموختگان زیست‌شناسی فارغ از نوع رشته تحصیلی با مفهوم آن آشنایی دارند منتها دانشجویان و محققانی که زمینه فعالیت تحقیقاتی آن‌ها مستقیم یا غیر‌مستقیم به ژنتیک مرتبط باشد نیازمند فراگیری این مهارت هستند.

بعد از فراگیری دوره آموزش طراحی پرایمر و وکتور چه مهارت‌هایی کسب خواهید کرد؟

در این دوره، پس از آشنایی با کلیات تکنیک‌های PCR و کلونینگ ژن همچنین نحوه کار با بانک‌های داده قادر خواهید بود به کمک نرم‌افزار Perl Primer پرایمر طراحی کنید و با نحوه تولید پروتئین‌های نوترکیب با کمک نرم‌افزار Generunr بیشتر آشنا خواهید شد.