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PCR之父去世了,他带分子生物学走过一个时代

易小二 易科学 2020-09-16



今天(8月10日),“PCR之父”凯利・穆利斯(Kary Mullis)因肺炎去世,享年 74 岁,结束了他传奇的一生。


Mullis的出身是生物化学家,1972在加州大学伯克利分校取得博士学位,专长有机合成。


一早他就表现出桀骜不驯的性格,在那嬉皮的年代,吸食自制的迷幻药不算太稀奇,Mullis也乐于此道。


更让人难以想象的是,他在经历迷幻药之旅的过程中,居然想出了某个解释大爆炸宇宙学的理论,写了出来投稿到《Nature》周刊,居然登了出来。


图片来源:Nature


至于他的博士论文,也是用“带点幽默的口语化写成”(Mullis自己的说法),要不是宽容的指导老师帮他讲话,只怕要重写。


1983年春天的一个周五晚上,Mullis开车带着女友前往乡间的小屋度周末。


在蜿蜒的乡间公路上开着车,一段DNA反复复制的景像,在他的脑海里冒了出来。他原以为这样简单的想法,应该有人提出过,但搜索文献后却发现没有。


8月,Mullis首次在公司里正式作了有关PCR原理的报告,听者反应冷淡。一来,大家已经习惯了他的胡思乱想;再者,多数人的想法是,这个原理太简单了,如果可行的话,一定早有人做过,否则,里头一定有它不可行之处,但也没有人明确说得出来,为什么不可行。


于是,Mullis着手证明这个构想的可行性。从1983年9月起,Mullis陆续进行了一些实验,换过几个DNA模板,也尝试不同的加热、降温周期,结果都不够肯定,顶多只在电泳凝胶上形成一条若有若无的线条,未能说服旁人PCR发挥了增幅的功效。


1983年12月,Mullis用同位素标记法看到了10个循环后的49 bp长度的第一个PCR片段;


1985年10月25日申请了PCR的专利,1987年7月28日批准(专利号4,683,202 ),Mullis是第一发明人;


1985年12月20日在Science杂志上发表了第一篇PCR的学术论文,Mullis是共同作者;


1986年5月,Mullis在冷泉港实验室做专题报告,全世界从此开始学习PCR的方法。


1993年因发明聚合酶链锁反应(PCR) ,与迈克尔·史密斯(Michael Smith)分享诺贝尔化学奖 。


图片来源:诺奖官网


为什么PCR如此重要呢?要知道,DNA在细胞内的含量是极少的,但经PCR将DNA扩增之后,便可以做很多事情了。

科学研究


1)核酸的基础研究:基因组克隆

2)不对称PCR制备单链DNA用于DNA测序

3)反向PCR测定未知DNA区域

4)反转录PCR(RT-PCR)用于检测细胞中基因表达水平、RNA病毒量以及直接克隆特定基因的cDNA

5)荧光定量PCR用于对PCR产物实时监控

6)cDNA末端快速扩增技术

7) 检测基因的表达

分子诊断应用


1)感染性疾病的分子诊断

定性或定量的检测致病微生物的核酸,已经用于病毒、细菌和寄生虫感染的诊断,可判断疾病是否处于隐性或亚临床状态。


2)单基因遗传性疾病的基因诊断

PCR技术首次临床应用是检测镰状细胞和β-地中海贫血的基因突变。用FQ-PCR检测各种珠蛋白基因表达差异,是地中海贫血诊断的有效手段。


3)多基因病的相关基因的诊断


4)肿瘤相关基因的分子诊断

癌基因的表达增加和突变,在许多肿瘤早期和良性的阶段就可出现。PCR技术能准确检测癌基因的表达量,可据此进行肿瘤早期诊断、分型、分期和预后判断。


5)移植配型和法医学上的应用

世界上绝大多数法医 DNA鉴定实验室主要工作就是应用STR-PCR分型检验技术进行个体识别、亲权鉴定等工作。



成名之后,Mullis的人生不乏争议。


他曾在自传中否认HIV病毒会导致艾滋病,并公开表示他对占星术的信念。《纽约时报》曾列举了一些在自身领域取得巨大成就后,在其他领域屡出怪异之辞的科学家,Mullis也是其中之一。


但不可否认的是,他在分子生物学领域引领了一个时代,值得我们缅怀。






参考资料:
[1] Nobel Prize-winning chemist who grew up in SC capital dies at 74, Retrieved August 9, 2019, from https://www.postandcourier.com/news/nobel-prize-winning-chemist-who-grew-up-in-sc-capital/article_f69354e6-baa3-11e9-b4d2-e7b21bfe5bfd.html
[2] Dreher High School grad who revolutionized DNA has died, Retrieved August 9, 2019, from https://www.thestate.com/news/state/south-carolina/article233664142.html
[3] Kary Mullis, Retrieved August 9, 2019, from https://en.wikipedia.org/wiki/Kary_Mullis



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