Of het nu gaat om het onthullen van een dader met DNA-bewijs, het diagnosticeren van een ziekteverwekker, classificeren van een paleontologische ontdekking, of het bepalen van het vaderschap, de duplicatie van nucleïnezuren (amplificatie) is onmisbaar. In het journaal Angewandte Chemie , wetenschappers hebben nu een nieuwe, erg makkelijk, maar toch zeer gevoelige en betrouwbare methode die de gebruikelijke verwarmings- en koelstappen vermijdt, evenals ingewikkelde instrumenten. De reagentia kunnen worden gevriesdroogd, waardoor deze universele methode ook buiten het laboratorium kan worden gebruikt.

De meest gebruikte amplificatiemethode is de polymerasekettingreactie (PCR), die is gebaseerd op de herhaling van meerdere thermische cycli in speciale instrumenten die veel stroom nodig hebben. Het is moeilijk om buiten een laboratorium te presteren, aan het bed van een patiënt of op een afgelegen locatie, bijvoorbeeld. Alternatieve methoden zonder thermische cycli zijn vaak ingewikkeld of niet gevoelig genoeg, dure reagentia nodig hebben, of niet breed toepasbaar zijn.

Onderzoekers die werken met Bin-Cheng Yin en Bang-Ce Ye aan de East China University of Science &Technology, Sjanghai, China, hebben nu een nieuwe, goedkope methode:de op Cas9n gebaseerde amplificatiereactie genoemd (Cas9nAR), het bestaat uit een enkele stap in een homogene oplossing, en vindt plaats bij een constante temperatuur van 37 °C.

Daarbij gebruiken de onderzoekers componenten uit het 'immuunsysteem' van bacteriën. Wanneer bacteriën worden geïnfecteerd door een virus, bijvoorbeeld, ze knippen het vreemde genetische materiaal in kleine stukjes en brengen ze in specifieke delen van hun eigen genoom. In het geval van een volgende infectie, de RNA-strengen van de bacterie "herkennen" deze sequenties en sturen een speciale "genetische schaar" om het vreemde DNA in stukken te snijden. Deze hulpmiddelen zijn ook gebruikt in de moderne genetische manipulatie.

Yin, Gij, en hun collega's hebben de genetische schaar die bekend staat als Cas9 veranderd, zodat deze niet langer volledig door het DNA heen snijdt. In plaats daarvan, het snijdt door slechts één streng, het introduceren van een "nick". Dit type enzym wordt een "nickase" genoemd. Net als in het bacteriële systeem, Cas9-nickase bindt aan een RNA-streng, die de locatie van de nick bepaalt. Dit RNA kan zo gemaakt worden dat het een DNA-sequentie herkent die kenmerkend is voor een pathogeen, bijvoorbeeld. De Cas9-nickase knipt dan het direct aangrenzende DNA.

Voor de nieuwe techniek de onderzoekers produceerden twee verschillende Cas9 nickase RNA-complexen, die het DNA op twee verschillende plaatsen inkerven. Een polymerase dat gewoonlijk wordt gebruikt in PCR (exo(?) Klenow-polymerase) vult de afgeknipte streng aan, beginnend bij de eerste inkeping, de oude streng vrijmaken, stuk voor stuk, totdat het de tweede nick bereikt. Het nieuw voltooide DNA wordt herhaaldelijk gepikt en aangevuld met het nickase-complex. De korte enkele strengen die dit proces vrijgeeft, worden het startpunt voor verdere amplificatie in een tweede cyclus. Naast het nickasecomplex en het polymerase, het enige dat nodig is, zijn twee geschikte primers als uitgangspunt voor de kopieën.

Tests met een fragment van bacterieel genomisch DNA toonden aan dat de doelsequentie nauwkeurig werd herkend en geamplificeerd. In een volume van 20 l, het was mogelijk om een ​​enkel molecuul te detecteren. Verschillen van een enkel nucleotide binnen een gen konden met hoge specificiteit worden gedetecteerd.