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7.1: Übersicht über die Polymerase-Kettenreaktion - Biologie

7.1: Übersicht über die Polymerase-Kettenreaktion - Biologie


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Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) hat die Molekularbiologie revolutioniert. Mit der PCR hatten die Forscher ein Werkzeug, um DNA-Sequenzen von Interesse aus extrem kleinen Mengen zu amplifizieren
eines DNA-Templates. Die Entwicklung der PCR entstand aus der Forschung an DNA-Polymerasen und der Entdeckung thermostabiler DNA-Polymerasen, die ausgedehnten Hitzebehandlungen standhalten und die meisten Proteine ​​denaturieren (Sakai et al., 1988). Heute ist die PCR eine weit verbreitete Standardtechnik, um DNA-Moleküle zu analysieren und neue rekombinante Moleküle zu konstruieren.

Thermostabile DNA-Polymerasen sind von zentraler Bedeutung für die PCR. Die erste Beschreibung der verwendeten PCR
eine DNA-Polymerase aus E coli, die denaturiert und nach jeder Runde ersetzt werden musste
DNA-Synthese (Sakai et al., 1985). Das Verfahren wurde durch den Austausch des E.
coli
Polymerase mit einer DNA-Polymerase aus Thermus aquaticus, ein Bakterium, das gedeiht
in Thermalquellen im Yellowstone-Nationalpark. Die T. aquaticus DNA-Polymerase, oder TaqPolymerase, funktioniert am besten bei Temperaturen von 70-75 °C und kann einer längeren (aber nicht unbegrenzten) Inkubation bei Temperaturen über 90 °C ohne Denaturierung standhalten. Innerhalb weniger Jahre ist dieTaq Polymerase wurde kloniert und überexprimiert in E coli, stark erweitert seine Verfügbarkeit. Heute hat die Auswahl an Polymerasen, die für die PCR zur Verfügung stehen, dramatisch zugenommen, da in anderen thermophilen Organismen neue DNA-Polymerasen identifiziert und genetische Modifikationen eingeführt wurden Taq Polymerase, um seine Eigenschaften zu verbessern.

Die PCR umfasst mehrere Runden der DNA-Synthese von beiden Enden des DNA-Segments, das amplifiziert wird. Denken Sie daran, was während der DNA-Synthese passiert: Ein einzelsträngiger Oligonukleotid-Primer bindet an eine komplementäre Sequenz in der DNA. Diese doppelsträngige Region bietet
ein Anker für DNA-Polymerase, der den Primer verlängert, IMMER Fahrt in Richtung 5’ bis 3’. Die Forscher kontrollieren die Startstellen für die DNA-Replikation, indem sie Oligonukleotide bereitstellen, die als Primer für die Reaktion dienen (siehe unten für Dein Lieblingsgen Yfg). Um PCR-Primer zu entwerfen, benötigen Forscher genaue Sequenzinformationen für die Primer-Bindungsstellen in der Ziel-DNA. (Hinweis: Sequenzinformationen werden nicht für die gesamte zu amplifizierende Sequenz benötigt. PCR wird häufig verwendet, um Sequenzen zu identifizieren, die zwischen zwei bekannten Primer-Bindungsstellen auftreten.) Für die PCR werden zwei Primer benötigt. An jeden Strang der DNA-Helix bindet ein Primer.

Die PCR beginnt mit einer Denaturierungsperiode von mehreren Minuten, während der das Reaktionsgemisch bei einer Temperatur inkubiert wird, die hoch genug ist, um die Wasserstoffbrückenbindungen aufzubrechen, die die beiden Stränge der DNA-Helix zusammenhalten. Eine effektive Denaturierung ist entscheidend, da DNA-Polymerase einzelsträngige DNA als Matrize benötigt. Der anfängliche Denaturierungsabschnitt ist länger als nachfolgende Denaturierungsschritte, da biologische Template für die PCR, wie z. B. genomische DNA, oft lange, komplexe Moleküle sind, die durch viele Wasserstoffbrücken zusammengehalten werden. In nachfolgenden PCR-Zyklen werden die (kürzeren) Produkte früherer Zyklen zu den vorherrschenden Matrizen.

Nach der anfänglichen Denaturierung umfasst die PCR eine Reihe von 30-35 Zyklen mit drei Segmenten, die bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt werden. PCR-Reaktionen werden in Thermocyclern inkubiert, die die Temperatur eines Metallreaktionsblocks schnell anpassen. Ein typischer Zyklus umfasst:

  • ein Denaturierungsschritt - üblicherweise 94 ̊C
  • ein Primer-Annealing-Schritt - üblicherweise 55 ̊C
  • ein Extensionsschritt - üblicherweise 72 ̊C

PCR-Reaktionen umfassen mehrere Denaturierungs-, Annealing- und Extension-Zyklen.

die Primersequenz. DNA-Polymerasen werden bei der Extensionstemperatur aktiver, die näher an ihrer optimalen Temperatur liegt. Die Forscher passen die Temperaturen und das Timing der obigen Schritte an, um unterschiedliche Primer, Matrizen und DNA-Polymerasen aufzunehmen.

PCR-Produkte der vorgesehenen Größe häufen sich exponentiell an

PCR ist in der Tat eine Kettenreaktion, da sich die interessierende DNA-Sequenz ungefähr verdoppelt
mit jedem Zyklus. In zehn Zyklen wird eine Sequenz ~1000-fach verstärkt (210=1024). In zwanzig Zyklen wird eine Sequenz etwa millionenfach amplifiziert. In dreißig Zyklen kann eine Sequenz theoretisch um das Milliardenfache verstärkt werden. PCR-Reaktionen im Labor umfassen typischerweise 30-35 Zyklen von Denaturierung, Annealing und Extension. Um die PCR zu verstehen, ist es wichtig, sich auf die ersten Zyklen zu konzentrieren. Erst im zweiten Zyklus erscheinen PCR-Produkte der vorgesehenen Größe. Die exponentielle Amplifikation des beabsichtigten PCR-Produkts beginnt im dritten Zyklus.

Während des ersten Zyklus synthetisieren die thermostabilen DNA-Polymerasen DNA und verlängern die 3’-Enden der Primer. DNA-Polymerasen sind prozessive Enzyme, die so lange DNA synthetisieren, bis sie buchstäblich von der DNA abfallen. Folglich haben die im ersten Zyklus synthetisierten komplementären DNA-Moleküle eine große Vielfalt an Längen. Jedes der Produkte hat jedoch eine definierte Startposition, da es mit der Primersequenz beginnt. Diese „verankerten“ Sequenzen werden im nächsten Zyklus zu Templates für die DNA-Synthese, wenn erstmals PCR-Produkte der vorgesehenen Länge erscheinen. Die Startvorlage für die PCR wird weiterhin in jedem nachfolgenden PCR-Zyklus kopiert, wodurch mit jedem Zyklus zwei neue „verankerte“ Produkte erhalten werden. Da die Längen der „verankerten“ Produkte jedoch recht variabel sind, sind sie in den Endprodukten der PCR-Reaktion nicht nachweisbar.

DNA-Stränge der beabsichtigten Länge erscheinen zuerst während des zweiten Zyklus. Die Replikation aus den „verankerten“ Fragmenten erzeugt PCR-Produkte der vorgesehenen Länge. Die Anzahl dieser Fragmente definierter Länge verdoppelt sich in jedem neuen Zyklus und wird schnell zum vorherrschenden Produkt in der Reaktion.

Die meisten PCR-Protokolle umfassen 30-35 Amplifikationszyklen. In den letzten Zyklen häufen sich die gewünschten PCR-Produkte aus mehreren Gründen nicht mehr exponentiell an. Wie bei jeder enzymatischen Reaktion sind die PCR-Substrate erschöpft und die wiederholten Inkubationsrunden bei 94 °C haben begonnen, zu denaturieren Taq Polymerase.

Primer-Annealing ist entscheidend für die Spezifität bei der PCR

Ein gutes Primerdesign ist entscheidend für den Erfolg der PCR. Die PCR funktioniert am besten, wenn die Primer hochspezifisch für die Zielsequenz in der Matrizen-DNA sind. Eine Fehlprimung tritt auf, wenn Primer an Sequenzen binden, die nur teilweise komplementär sind, was dazu führt, dass die DNA-Polymerase die falschen DNA-Sequenzen kopiert. Glücklicherweise sind Forscher normalerweise in der Lage, experimentelle Parameter anzupassen, um die Wahrscheinlichkeit zu maximieren, dass Primer mit den richtigen Zielen hybridisieren.

PCR-Primer sind typischerweise synthetische Oligonukleotide zwischen 18 und 25 Basen lang. Bei der Entwicklung einer Grundierung berücksichtigen die Forscher deren Tm, die Temperatur, bei der die Hälfte der zwischen Primer und Matrize gebildeten Hybride schmilzt. Im Allgemeinen nimmt die thermische Stabilität eines Hybrids mit der Länge des Primers und seinem GC-Gehalt zu. (Erinnern Sie sich daran, dass ein GC-Basenpaar durch drei H-Brücken stabilisiert wird, im Vergleich zu zwei bei einem AT-Paar.) Die folgende Formel liefert eine grobe Schätzung der Tm von Oligonukleotidhybriden. In dieser Formel, n bezieht sich auf die Anzahl von Nukleotiden, und die Konzentration einwertiger Kationen wird in molaren (M) Einheiten ausgedrückt.


RNA wurde als Matrize für die reverse Transkriptase verwendet, die zu der cDNA führte, die später als Matrize für die PCR verwendet werden sollte. Einige Röhrchen wie –RT und –RNA, die als unsere Negativkontrollen dienten, enthalten jedoch keine RT bzw. RNA. Zufällige Primer heften sich an die RNA-Moleküle und geben einen Hinweis darauf, wo die RT binden sollte. 5x Reaktionspuffer wurde verwendet, um den pH-Wert der Lösung aufrechtzuerhalten und die Effizienz der Produktproduktion zu maximieren, während MgCl2 die Aktivität des Enzyms unterstützt. Damit die reverse Transkriptase die passenden Basenpaare für die cDNA anheften konnte, mussten wir dNTPs hinzufügen.&hellip

Das Human Genome Project war ein internationales Forschungsprogramm, das alle Genorte der menschlichen DNA kartieren konnte („An Overview of the Human Genome Project“). Diese DNA-Karte kann als Anleitung zur Entwicklung und Funktionsweise eines Menschen betrachtet werden. Die Kenntnis aller Basenpaare und Aminosäuren gab den Wissenschaftlern einen Blick darauf, welche Stellen auf der DNA bestimmte genetische Krankheiten verursachten. Diese Informationen halfen bei der Entwicklung neuer Behandlungen und Forschungen in der genetischen Beratung. Das Humangenomprojekt inspirierte Wissenschaftler dazu, die einfachste Reparaturtechnik auszuprobieren: das zu reparieren, was kaputt ist.&hellip


Die Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR)

Publisher-Zusammenfassung

Echtzeit-PCR verwendet eine Zunahme der Intensität eines Fluoreszenzsignals, das durch einen interkalierenden Farbstoff oder durch den Abbau einer farbstoffmarkierten Sonde während der Amplifikation einer Zielsequenz erzeugt wird, um Nukleinsäuren entweder auf ihre Anwesenheit oder Abwesenheit oder auf ihre Menge nachzuweisen. Dieses Kapitel beschreibt die Verwendung von RT-PCR. Man verwendet ein DNA-bindendes Molekül namens SYBR ® green, ein Farbstoff, der an dsDNA, aber nicht an ssDNA bindet und, wenn so gebunden, fluoresziert. Während der zyklischen Reaktion erzeugt die Probe ein zunehmendes Fluoreszenzsignal, da immer mehr doppelsträngiges Produkt erzeugt wird, an das sich der grüne SYBR-Farbstoff anlagern kann. Die Fluoreszenzmenge in der Reaktion zu einem bestimmten Zeitpunkt steht daher in direktem Zusammenhang mit der Anzahl der in der Reaktion vorhandenen dsDNA-Moleküle. Der Nachteil von SYBR green besteht jedoch darin, dass es alle doppelsträngigen Produkte in der Reaktion bindet und fluoresziert, unabhängig davon, ob es sich um spezifische Produkte, unspezifische Produkte, Primer-Dimere oder andere Amplifikationsartefakte handelt. Die andere Echtzeit-PCR-Methode ist als TaqMan® oder 5' Nuklease-Assay bekannt. Es verwendet eine farbstoffmarkierte Sonde, die an einen der Matrizenstränge nahe und stromabwärts von einem der beiden PCR-Primer anlagert. Ein Fluoreszenzfarbstoff, der als Reporter bezeichnet wird, ist an das 5 '-Ende der Sonde gebunden. Am 3'-Ende der Sonde befindet sich ein weiteres Molekül, ein sogenannter Quencher, der die Energie der Lichtquelle absorbiert, mit der der Reporterfarbstoff angeregt wird. Wenn Reporter und Quencher über die dazwischenliegende Sonde miteinander verbunden sind, reduziert der Quencher das Fluoreszenzsignal des Reporterfarbstoffs.


7.1: Übersicht über die Polymerase-Kettenreaktion - Biologie

DUBLIN--(BUSINESS WIRE)--23. November 2020--

Der globale Markt für Begleitdiagnostik wuchs im Zeitraum 2014-2019 mit einer CAGR von rund 15 %.

Begleitdiagnostik bezeichnet eine Kombination von Tests und Therapien, die wesentliche Informationen über entsprechende therapeutische Produkte für eine sichere und effektive medizinische Versorgung liefern. Diese Diagnostik bietet auch ein tiefgreifendes Verständnis der Krankheitsbiologie und des Wirkungsmechanismus (MOA), die dem medizinischen Fachpersonal helfen, die möglichen Nebenwirkungen oder Risiken eines therapeutischen Produkts auf den Patienten zu bestimmen. Gegenwärtig wird die Begleitdiagnostik in der Onkologie in großem Umfang eingesetzt, um Patienten zielgerichtete Therapien und personalisierte Medikamente bereitzustellen.

Die steigende Prävalenz von Krebs in Verbindung mit der steigenden Nachfrage nach In-vitro-Diagnostika und zielgerichteten Therapien ist einer der Schlüsselfaktoren für das Wachstum des globalen Marktes für Begleitdiagnostik. Daneben gewinnen personalisierte Gesundheitsfürsorge (PHC) und Präzisionsmedizin auch bei der Behandlung von Herz-Kreislauf-, neurologischen, infektiösen und entzündlichen Erkrankungen an Bedeutung, was wiederum das Wachstum des Marktes unterstützt.

Darüber hinaus tragen die steigende Nachfrage nach Next-Generation-Sequencing (NGS), die steigende Zahl klinischer Studien und die zunehmende Konzentration auf die gemeinsame Entwicklung von Medikamenten und diagnostischen Technologien zum Marktwachstum bei. Die Einführung neuer Biomarker, steigende Zulassungen von Companion Diagnostics und die zunehmende Zusammenarbeit zwischen Unternehmen bei der Entwicklung neuartiger Companion Diagnostics sind weitere Faktoren, die das Marktwachstum positiv beeinflussen.

Aufgrund der Ausbreitung der Coronavirus-Krankheit (COVID-19) bieten Diagnosedienstleister derzeit Testdienste für Gesundheitsdienstleister an. Sie nutzen auch Begleitdiagnostik, um die Wirksamkeit von COVID-19-Medikamenten bei Patienten zu erkennen, die sich einer onkologischen Therapie unterziehen.

Mit Blick auf die Zukunft wird der globale Markt für Begleitdiagnostik sein starkes Wachstum in den nächsten fünf Jahren fortsetzen.


Modul 1: Polymerase-Kettenreaktion

Die Polymerase-Kettenreaktionstechnik wird verwendet, um viele Doppelstandard-DNA-Moleküle gleicher Größe und Sequenz unter Verwendung einer enzymatischen Methode und einer Zyklusbedingung zu amplifizieren.
Die DNA ist eine Nukleinsäure, die aus zwei komplementären Nukleotid-Bausteinketten besteht, und diese Nukleotide bestehen aus einer Phosphatgruppe, Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen und einer Stickstoffbase.
Die vier Stickstoffbasen, die in der DNA vorkommen, sind in einem sich wiederholenden Muster durch eine Wasserstoffbrückenbindung zwischen den Stickstoffbasen verbunden und die Verknüpfung der beiden komplementären Stränge wird als Hybridisierung bezeichnet.
Die DNA-Replikation ist ein Prozess der Vervielfältigung des gesamten Genoms vor der Zellteilung, und die extreme Genauigkeit der DNA-Replikation ist notwendig, um die Integrität des Genoms in aufeinanderfolgenden Generationen zu bewahren.
Die PCR ist eine sich wiederholende Zyklusreaktion, die einen Mechanismus der DNA-Replikation beinhaltet und dies zur Produktion mehrerer DNA-Kopien aus einer einzigen führt.
Der Thermocycler ist ein Instrument, das die Amplifikation der DNA mit Hilfe der Polymerase-Kettenreaktion durchführt.
Ein Primer ist ein kurzer DNA-Abschnitt, der als Ausgangspunkt für die DNA-Synthese dient.
Primer-Sekundärstrukturen entstehen als Ergebnis einer intra- oder intermolekularen Anziehung innerhalb des Primers, was schließlich die Amplifikationsausbeute verringert, da die Verfügbarkeit von einzelsträngigen Primern für die PCR begrenzt ist.
Primer sollten so gestaltet sein, dass es außer der Zielstelle keine Homologie innerhalb der Matrize gibt. Dies führt zu unspezifischer Bindung und Amplifikation.
Die PCR-Technologie ist die Grundlage für ein breites Spektrum klinischer Diagnosetests für verschiedene Infektionserreger, darunter Viren und Bakterien.
Die PCR-Technologie hilft beim Nachweis von Infektionskrankheiten in den gespendeten Blutproben.

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Diagnose von Pflanzenviruserkrankungen

Anupam Varma , Manoj Kumar Singh , in Angewandte Pflanzenvirologie , 2020

6.4.1 Polymerase-Kettenreaktion

Die PCR hat sich als das wichtigste Werkzeug für die Forschung und verschiedene molekularbiologische Anwendungen erwiesen, einschließlich Genklonierung, Genexpressionsstudien, Genotypisierung, Gensequenzierung, Mutagenese und Krankheitsdiagnose (Makkouk und Kumari, 2006). PCR hilft bei der Amplifikation oder Erzeugung identischer Kopien der identifizierten DNA-Sequenz in einem Thermocycler. Es ist ein einfacher Vorgang: (1) die zu amplifizierende DNA-Sequenz (oder das zu amplifizierende Fragment) wird identifiziert, wodurch die Verfügbarkeit von Restriktionsschnittstellen an beiden Enden sichergestellt wird, (2) zwei Primer mit 10- bis 20-nt-Sequenzen, die die Sequenzen von komplementieren die beiden Enden des identifizierten Fragments werden synthetisiert, (3) die komplementären Stränge unter Verwendung der beiden (reverse und forward) Primer und der DNA-Polymerase werden amplifiziert, (4) die amplifizierten Fragmente werden mit dem/den Restriktionsenzym(en) behandelt, um die Fragmente zu erhalten der erforderlichen Größen (Saiki et al., 1985 Varma et al., 1998 Lopez et al., 2008).

Die PCR hat sich zu einem wichtigen diagnostischen Werkzeug entwickelt, weil sie hochspezifisch und einfach anzuwenden ist und ein breites Anwendungsspektrum hat, vom groß angelegten Nachweis der bekannten Viren über die Unterscheidung von Varianten bis hin zur Entdeckung neuer Viren, wie z Kardamombusch-Zwergvirus, ein Babuvirus Infektion einer nicht muskulösen Pflanzenart (Mandal et al., 2013). PCR wurde ausgiebig zum Nachweis und zur Identifizierung sowohl der DNA- als auch der RNA-Viren verwendet, die Pflanzen infizieren. RNA-Viren werden nachgewiesen, indem das Virus zunächst in eine komplementäre DNA transkribiert wird, die dann zur Amplifikation verwendet wird. Reverse Transkription (RT)-PCR wurde in großem Umfang für die Diagnose einer Vielzahl von Pflanzenkrankheiten verwendet (Bhardwaj et al., 2015 Chandel et al., 2008 Dhir et al., 2010 Kumar et al., 2013 Lakshmi et al., 2011 Mandal et al., 2004 Manivannan et al., 2019 Sangeetha et al., 2018 Singh et al., 2007, 2009 Sohrab et al., 2006 Verma et al., 2003 Zaim et al., 2011). Immunocapture Polymerase-Kettenreaktion (IC-PCR) und Immunpräzipitations-Polymerase-Kettenreaktion (IP-PCR) waren erfolgreich beim Nachweis der Viren, die in kleinen Mengen vorkommen (Nolasco et al., 1993 Candresse et al., 1998 Mumford und Seal, 1997 Mulholland, 2009 Wetzel et al ., 1992). Bei der IC-PCR werden Viruspartikel, die von den Antikörpern in den mit ihren Antikörpern vorbeschichteten Röhrchen eingefangen werden, und bei der IP-PCR das durch die Virus-Antikörper-Reaktion gebildete Präzipitat für die PCR verwendet. Sowohl IC-PCR als auch IP-PCR verbessern die Detektionseffizienz. Um die Notwendigkeit einer Nukleinsäurereaktion und eines Thermocyclers im PCR-Assay zu überwinden, wurde ein tragbares fluoreszenzbasiertes Echtzeit-Isothermal-Reverse-Transkription-Rekombinase-Polymerase-Amplifikationssystem entwickelt, das den Virusnachweis sogar in Blattextrakten ermöglicht ( Srivastava et al. , 2019). Dieses System hat das Potenzial zur Verwendung in Felddiagnose- und Zertifizierungsprogrammen. Die Diagnose durch PCR kann auch eine wichtige Rolle bei der Smartphone-basierten landwirtschaftlichen Unterstützung zur Überwachung und Behandlung schwerwiegender Viruserkrankungen wie z Maniok-Mosaik-Virus (Uke et al., 2019).

PCR kann auch zur Quantifizierung verwendet werden ( Sivalingam und Varma, 2007 ), aber die Entwicklung der quantitativen Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion (qPCR) hat dem spezifischen Nachweis und der Quantifizierung von Krankheitserregern eine weitere Dimension hinzugefügt ( Garrido et al., 2009 ). Echtzeit-qPCR wurde sowohl für den einfachen als auch für den universellen Nachweis empfohlen ( Fotiou et al., 2018 ), aber seine Kosten und der Bedarf an teuren Geräten und Reagenzien schränken seine Anwendung in der Diagnostik ein.

6.4.1.1 Verschachtelte Polymerase-Kettenreaktion

Nested PCR wurde entwickelt, um den Nachweis von Viren zu verbessern, die in winzigen Mengen vorkommen (Webster et al., 2004). In solchen Fällen werden die Amplikons aus dem ersten PCR-Zyklus für einen zweiten PCR-Zyklus verwendet, um die Nachweisbarkeit zu verbessern. Nested PCR wurde zum Nachweis von Viren wie z Prunus nekrotischer Ringfleckenvirus, Zwergvirus beschneiden, Pflaumenpockenvirus und Citrus-Tristeza-Virus (Adkar-Purushothama et al., 2011 Helguera et al., 2001, 2002 Olmos, 1999).

6.4.1.2 Multiplex-Polymerase-Kettenreaktion

Ein wesentlicher Vorteil der PCR liegt im eindeutigen Nachweis multipler Infektionen durch Multiplexing. Multiplex-PCR wurde zum gleichzeitigen Nachweis von vier RNA-Viren verwendet, die Äpfel (Menzel et al., 2002 Kumar et al., 2011), RNA- und DNA-Viren, die Reis (Periasamy et al., 2006) und Bananen (Selvarajan et al.) infizieren, infizieren. , 2011 ), sechs RNA-Viren, die Tomaten infizieren ( Liu et al., 2019 ), drei RNA- und ein DNA-Viren sowie ein Bakterium, das Zitrusfrüchte infiziert ( Meena und Baranwal, 2016 ) und Mischinfektion durch Phytoplasma und Viren in Tomaten ( Swarnalatha und Reddy , 2014). Multiplex-RT-PCR wird häufig für den gleichzeitigen Nachweis von bis zu neun verschiedenen Viren und Viroid-infizierten Pflanzen verwendet, aber die Effizienz ist beim Nachweis von zwei bis fünf Krankheitserregern höher (Pallás et al., 2018). Multiplex-RT-PCR hat sich als das am meisten bevorzugte Multiplex-Diagnosesystem herausgestellt.


Polymerase-Kettenreaktion Marktgrößenanalyse Forschung 2021: Globaler Nachfragestatus der Branche, Chancen und COVID-Auswirkungsherausforderungen, Anteil und Trends, Geschäftsstatus und Prognose des zukünftigen Umfangs bis 2027

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Die Nachrichtenabteilung von MarketWatch war an der Erstellung dieser Inhalte nicht beteiligt.

13. April 2021 (The Expresswire) – Markt für Polymerase-Kettenreaktionen | 2021 Auswirkungen von COVID-19, Fallstudienanalyse, Schlüsselchancen und Hauptakteure, Größe, Wachstum, Anteil, regionale Analyse mit globaler Branchenprognose bis 2027. Der globale Markt für Polymerase-Kettenreaktion (PCR) wird voraussichtlich 8,14 Milliarden US-Dollar erreichen bis 2026 aufgrund der Digitalisierung und der schrittweisen Umstellung von der klassischen PCR auf die digitale PCR für diagnostische Zwecke. Die PCR gilt als die einzigartigste und am weitesten verbreitete klinische Testmethode, die in der modernen Biologie verwendet wird. Es umfasst eine molekulare Technologie zur in-vitro-Amplifikation einer bestimmten Region in einem DNA-Strang.

Weitere Informationen zu diesem Markt werden in einem kürzlich veröffentlichten Bericht von Fortune Business Insights™ mit dem Titel „Polymerase Chain Reaction (PCR) Market Size, Share and Industry Analysis, By Type (Standard PCR, Real-time PCR, and Digital PCR)“ vorgestellt. Nach Produkt (Instrumente und Reagenzien und Verbrauchsmaterialien), nach Indikation (Infektionskrankheiten, Onkologie, genetische Erkrankungen und andere), nach Endbenutzer (Krankenhäuser und Kliniken, pharmazeutische und biotechnologische Industrien, Diagnosezentren sowie akademische und Forschungseinrichtungen) und regional Prognose, 2019-2026.“ Laut diesem Bericht betrug der Marktwert 2018 4,31 Milliarden US-Dollar und wird zwischen 2019 und 2026 mit einer CAGR von 8,3 % steigen.

Zu den wichtigsten Marktteilnehmern für Polymerase-Kettenreaktionen, die im Bericht behandelt werden, gehören:

  • Agilent Technologies, Inc.,
  • Qiagen
  • Hoffmann-La Roche Ltd
  • Bio-Rad Laboratories, Inc.
  • Sysmex Inostics
  • Abbott
  • Thermo Fischer Scientific Inc.
  • Eppendorf AG
  • Andere Spieler

Werden Fordern Sie ein Musterexemplar des an Bericht zur Polymerase-Kettenreaktion:

Marktanalyse für Polymerase-Kettenreaktionen 2021:

Regionale Segmentierung:

Nordamerika dominiert den Markt mit angemessenen Erstattungsrichtlinien für PCR-Geräte

Gemäß der Segmentierung nach Regionen erzielte Nordamerika 2018 einen Umsatz von 1,72 Milliarden US-Dollar und steuerte den größten Marktanteil bei Polymerase-Kettenreaktionen bei. Zu den Faktoren, die dieser Dominanz zugeschrieben werden, gehören die zunehmende Prävalenz und Diagnose von Infektionskrankheiten, das Vorhandensein angemessener Erstattungsrichtlinien für PCR-Geräte und die hohe Zahl der Patienten, die neue diagnostische Verfahren anwenden. Darauf folgt Europa aufgrund der zunehmenden Inzidenz verschiedener Krebsarten und Stoffwechselerkrankungen, die fortschrittliche Therapien und Diagnosen erfordern.

Darüber hinaus wird der asiatisch-pazifische Markt im Prognosezeitraum wahrscheinlich ein robustes Wachstum verzeichnen, da das Bewusstsein der Patientenpopulation für das Vorhandensein fortschrittlicher PCR-Geräte in Verbindung mit einem erheblich unterdringten Markt gestiegen ist. Darüber hinaus gelten der Nahe Osten sowie Afrika und Lateinamerika als noch im Aufbau befindliche Märkte und dürften in den kommenden Jahren ein stabiles Wachstum verzeichnen. Dies ist auf die zunehmende Prävalenz genetischer und infektiöser Krankheiten zurückzuführen.

Wettbewerbslandschaft:

Von den Spielern übernommene Fusions- und Übernahmestrategien werden zu hohen Einnahmen beitragen

Der globale Markt für Polymerase-Kettenreaktionen hat aufgrund der Präsenz von digitaler PCR und Real-Time-PCR ein vielfältiges Portfolio. Zu den führenden Akteuren auf diesem Markt gehören Unternehmen wie Agilent Technologies, Inc., QIAGEN, Bio-Rad Laboratories, Inc. und F. Hoffmann-La Roche Ltd. Die Akteure verfolgen Strategien wie die Einführung neuer Produkte und erhebliche Investitionen in die Forschung und Entwicklung derselben, Unternehmenskooperationen, Fusionen und Übernahmen und andere, um im Marktwettbewerb die Oberhand zu gewinnen.

Weitere Informationen in der Analyse von Berichten:

Highlights der Polymerase-Kettenreaktion des Berichts:

  1. Marktdurchdringung: Umfassende Informationen zu den Produktportfolios der Top-Player auf dem Supply Chain Analytics-Markt.
  2. Produktentwicklung/Innovation: Detaillierte Einblicke in die kommenden Technologien, RandD-Aktivitäten und Produkteinführungen auf dem Markt
  3. Wettbewerbsbewertung: Eingehende Bewertung der Marktstrategien, geografischen und Geschäftsbereiche der führenden Marktteilnehmer
  4. Marktentwicklung: Umfassende Informationen über Emerging Markets. Dieser Bericht analysiert den Markt für verschiedene Segmente in allen Regionen
  5. Marktdiversifizierung: Umfassende Informationen zu neuen Produkten, unerschlossenen Regionen, jüngsten Entwicklungen und Investitionen in den Supply Chain Analytics-Markt

Marktführer

Regierungsinitiativen zur Sensibilisierung werden das Wachstum steigern

Die zunehmende Prävalenz von Infektions- und Erbkrankheiten ist ein wesentlicher Faktor bei der Förderung des Marktwachstums für Polymerase-Kettenreaktionen. Daneben tragen die steigende Nachfrage nach innovativen Geräten und das Aufkommen von Miniatur-PCR-Geräten zur Expansion des Marktes bei. Darüber hinaus wird erwartet, dass die hochpräzise und direkte Quantifizierung digitaler PCRs im Prognosezeitraum hohe Umsätze auf dem PCR-Markt erzielen wird. Die hohen Kosten, die mit kommerziellen PCR-Assays verbunden sind, können jedoch das Wachstum des Marktes erheblich behindern. Dies, gepaart mit dem mangelnden Bewusstsein für die PCR und ihren diagnostischen Nutzen in unterentwickelten Ländern, kann ihr Wachstum ebenfalls einschränken. Dennoch sagt ein leitender Analyst von Fortune Business Insights: „Zunehmende Initiativen von Regierungs- und Nichtregierungsorganisationen zur Verbreitung des Bewusstseins und zur Erweiterung des Produktangebots durch Erhöhung der Bekanntheit werden in naher Zukunft voraussichtlich lukrative Wachstumschancen schaffen.“

Im Bericht beantwortete Kernfragen:

  1. Wie wird die Marktwachstumsrate des Polymerase-Kettenreaktion-Marktes im Jahr 2027 sein?
  2. Was sind die Schlüsselfaktoren für den globalen Polymerase-Kettenreaktion-Markt?
  3. Wer sind die wichtigsten Hersteller auf dem Polymerase-Kettenreaktion-Markt?
  4. Was sind die Marktchancen, das Marktrisiko und der Marktüberblick über den Polymerase-Kettenreaktion-Markt?
  5. Was sind Umsatz-, Umsatz- und Preisanalyse von Top-Herstellern des Polymerase-Kettenreaktion-Marktes?
  6. Wer sind die Distributoren, Händler und Händler des Polymerase-Kettenreaktion-Marktes?
  7. Welchen Polymerase-Kettenreaktion-Marktchancen und -bedrohungen sind die Anbieter in der globalen Polymerase-Kettenreaktion-Branche ausgesetzt?
  8. Was sind Umsatz-, Umsatz- und Preisanalysen nach Arten und Anwendungen des Polymerase-Kettenreaktion-Marktes?
  9. Was sind Umsatz-, Umsatz- und Preisanalysen nach Regionen der Polymerase-Kettenreaktion-Industrie?

Häufig gestellte Frage:

Inhaltsverzeichnis:

1 Marktübersicht für Polymerase-Kettenreaktionen

1.1 Produktübersicht zur Polymerase-Kettenreaktion

1.2 Marktsegment für Polymerase-Kettenreaktion nach Typ

1.3 Globale Polymerase-Kettenreaktion-Marktgröße nach Typ (2015-2027)

1.3.1 Globale Polymerase-Kettenreaktion-Marktgrößenübersicht nach Typ (2015-2027)

1.3.2 Globale Marktgrößenüberprüfung für Polymerase-Kettenreaktion nach Typ (2015-2021)

1.3.2.1 Globaler Umsatz mit Polymerase-Kettenreaktion-Marktanteilsaufschlüsselung nach Typ (2015-2027)

1.3.2.2 Globale Aufschlüsselung des Marktes für Polymerase-Kettenreaktion nach Typ (2015-2027)

1.3.2.3 Globaler durchschnittlicher Verkaufspreis (ASP) der Polymerase-Kettenreaktion nach Typ (2015-2027)

1.3.3 Globale Marktgrößenprognose für Polymerase-Kettenreaktion nach Typ (2021-2027)

1.3.3.1 Globaler Umsatz mit Polymerase-Kettenreaktion-Marktanteilsaufschlüsselung nach Anwendung (2021-2027)

1.3.3.2 Globaler Polymerase-Kettenreaktion-Verbrauch und Marktanteil nach Anwendung (2021-2027)

1.3.3.3 Globaler durchschnittlicher Verkaufspreis (ASP) der Polymerase-Kettenreaktion nach Anwendung (2021-2027)

1.4 Schlüsselregionen Marktgrößensegment nach Typ (2015-2021)

1.4.1 Umsatzverteilung der Polymerase-Kettenreaktion in Nordamerika nach Typ (2015-2027)

1.4.2 Umsatzverteilung der Polymerase-Kettenreaktion in Europa nach Typ (2015-2027)

1.4.3 Umsatzverteilung der Polymerase-Kettenreaktion im asiatisch-pazifischen Raum nach Typ (2015-2027)

1.4.4 Umsatzverteilung der Polymerase-Kettenreaktion in Lateinamerika nach Typ (2015-2027)

1.4.5 Umsatzverteilung der Polymerase-Kettenreaktion im Nahen Osten und in Afrika nach Typ (2015-2027)

2 Globaler Polymerase-Kettenreaktion-Marktwettbewerb nach Unternehmen

2.1 Globale Top-Player nach Umsatz mit Polymerase-Kettenreaktion (2015-2021)

2.2 Globale Top-Player nach Umsatz mit Polymerase-Kettenreaktion (2015-2021)

2.3 Globaler Top-Player Polymerase-Kettenreaktion Durchschnittlicher Verkaufspreis (ASP) (2015-2021)

2.4 Globale Top-Unternehmen Polymerase-Kettenreaktion Herstellungsbasis Vertrieb, Verkaufsgebiet, Produkttyp

2.5 Wettbewerbssituation und Trends auf dem Markt für Polymerase-Kettenreaktionen

2.5.1 Marktwachstumsrate für Polymerase-Kettenreaktionen (2015-2021)

2.5.2 Globales 5 und 10 größtes Unternehmen nach Umsatz und Umsatz von Polymerase Chain Reaction im Jahr 2019

2.6 Globales Top-Unternehmen nach Unternehmenstyp (Tier 1, Tier 2 und Tier 3) (basierend auf dem Umsatz in der Polymerase-Kettenreaktion ab 2019)

2.7 Datum des Eintritts des Schlüsselunternehmens in den Polymerase-Kettenreaktionsmarkt

2.8 Angebot von Polymerase-Kettenreaktionsprodukten des Hauptunternehmens

2.9 Fusionen und Übernahmen, Expansion

3 Globaler Status und Ausblick der Polymerase-Kettenreaktion nach Regionen (2015-2027)

3.1 Globale Polymerase-Kettenreaktion-Marktgröße und CAGR nach Regionen: 2015 VS 2021 VS 2027

3.2 Globaler Polymerase-Kettenreaktion-Marktanteil nach Regionen (2015-2021)

3.2.1 Globaler Umsatz mit Polymerase-Kettenreaktion nach Regionen (2015-2021)

3.2.2 Globaler Polymerase-Kettenreaktion-Verbrauch und Marktanteil nach Regionen (2015-2021)

3.2.3 Globaler Umsatz, Umsatz, Preis und Bruttomarge von Polymerase-Kettenreaktion (2015-2021)

3.3 Globaler Polymerase-Kettenreaktion-Marktanteil nach Regionen (2021-2027)

3.3.1 Globaler Umsatz mit Polymerase-Kettenreaktion-Marktanteil nach Regionen (2021-2027)

3.3.2 Globaler Umsatz und Marktanteil von Polymerase-Kettenreaktionen nach Regionen (2021-2027)

3.3.3 Globaler Umsatz, Umsatz, Preis und Bruttomarge von Polymerase-Kettenreaktion (2021-2027)

3.4 Marktgröße für Polymerase-Kettenreaktion in Nordamerika nach Wachstum (2015-2027)

3.4.1 Umsatz mit Polymerase-Kettenreaktion in Nordamerika nach Wachstum (2015-2027)

3.4.2 Umsatz mit Polymerase-Kettenreaktionen in Nordamerika nach Wachstum (2015-2027)

3.5 Marktgröße für Polymerase-Kettenreaktion im asiatisch-pazifischen Raum nach Wachstum (2015-2027)

3.5.1 Umsatz mit Polymerase-Kettenreaktionen im asiatisch-pazifischen Raum nach Wachstum (2015-2027)

3.5.2 Umsatz mit Polymerase-Kettenreaktionen im asiatisch-pazifischen Raum nach Wachstum (2015-2027)

3.6 Europa Marktgröße für Polymerase-Kettenreaktion nach Wachstum (2015-2027)

3.6.1 Umsatz mit Polymerase-Kettenreaktionen in Europa nach Wachstum (2015-2027)

3.6.2 Umsatz von Polymerase-Kettenreaktionen in Europa nach Wachstum (2015-2027)

3.7 Marktgröße für Polymerase-Kettenreaktion in Lateinamerika nach Wachstum (2015-2027)

3.7.1 Umsatz mit Polymerase-Kettenreaktionen in Lateinamerika nach Wachstum (2015-2027)

3.7.2 Umsatz mit Polymerase-Kettenreaktionen in Lateinamerika nach Wachstum (2015-2027)

3.8 Marktgröße für Polymerase-Kettenreaktion im Nahen Osten und in Afrika nach Wachstum (2015-2027)

3.8.1 Umsatz mit Polymerase-Kettenreaktionen im Nahen Osten und in Afrika nach Wachstum (2015-2027)

3.8.2 Umsatz mit Polymerase-Kettenreaktionen im Nahen Osten und in Afrika nach Wachstum (2015-2027)

4 Globale Polymerase-Kettenreaktion nach Anwendung

4.1 Polymerase Chain Reaction Segment by Application

4.2 Global Polymerase Chain Reaction Sales by Application: 2015 VS 2021 VS 2027

4.3 Global Polymerase Chain Reaction Historic Sales by Application (2015-2021)

4.4 Global Polymerase Chain Reaction Forecasted Sales by Application (2021-2027)

4.5 Key Regions Polymerase Chain Reaction Market Size by Application

4.5.1 North America Polymerase Chain Reaction by Application

4.5.2 Europe Polymerase Chain Reaction by Application

4.5.3 Asia-Pacific Polymerase Chain Reaction by Application

4.5.4 Latin America Polymerase Chain Reaction by Application

4.5.5 Middle East and Africa Polymerase Chain Reaction by Application

5 North America Polymerase Chain Reaction Market Size by Country (2015-2027)

5.1 North America Market Size Market Share by Country (2015-2021)

5.1.1 North America Polymerase Chain Reaction Sales Market Share by Country (2015-2021)

5.1.2 North America Polymerase Chain Reaction Revenue Market Share by Country (2015-2021)

5.2 North America Market Size Market Share by Country (2021-2027)

5.2.1 North America Polymerase Chain Reaction Sales Market Share by Country (2021-2027)

5.2.2 North America Polymerase Chain Reaction Revenue Market Share by Country (2021-2027)

5.3 North America Market Size By Growth by Country

5.3.1 U.S. Polymerase Chain Reaction Market Size By Growth (2015-2027)

5.3.2 Canada Polymerase Chain Reaction Market Size By Growth (2015-2027)

6 Europe Polymerase Chain Reaction Market Size by Country (2015-2027)

6.1 Europe Market Size Market Share by Country (2015-2021)

6.1.1 Europe Polymerase Chain Reaction Sales Market Share by Country (2015-2021)

6.1.2 Europe Polymerase Chain Reaction Revenue Market Share by Country (2015-2021)

6.2 Europe Market Size Market Share by Country (2021-2027)

6.2.1 Europe Polymerase Chain Reaction Sales Market Share by Country (2021-2027)

6.2.2 Europe Polymerase Chain Reaction Revenue Market Share by Country (2021-2027)

6.3 Europe Market Size By Growth by Country

6.3.1 Germany Polymerase Chain Reaction Market Size By Growth (2015-2027)

6.3.2 France Polymerase Chain Reaction Market Size By Growth (2015-2027)

6.3.3 U.K. Polymerase Chain Reaction Market Size By Growth (2015-2027)

6.3.4 Italy Polymerase Chain Reaction Market Size By Growth (2015-2027)

6.3.5 Russia Polymerase Chain Reaction Market Size By Growth (2015-2027)

7 Asia-Pacific Polymerase Chain Reaction Market Size by Country (2015-2027)

7.1 Asia-Pacific Market Size Market Share by Country (2015-2021)

7.1.1 Asia-Pacific Polymerase Chain Reaction Sales Market Share by Country (2015-2021)

7.1.2 Asia-Pacific Polymerase Chain Reaction Revenue Market Share by Country (2015-2021)

7.2 Asia-Pacific Market Size Market Share by Country (2021-2027)

7.2.1 Asia-Pacific Polymerase Chain Reaction Sales Market Share by Country (2021-2027)

7.2.2 Asia-Pacific Polymerase Chain Reaction Revenue Market Share by Country (2021-2027)

7.3 Asia-Pacific Market Size By Growth by Country

7.3.1 China Polymerase Chain Reaction Market Size By Growth (2015-2027)

7.3.2 Japan Polymerase Chain Reaction Market Size By Growth (2015-2027)

7.3.3 South Korea Polymerase Chain Reaction Market Size By Growth (2015-2027)

7.3.4 India Polymerase Chain Reaction Market Size By Growth (2015-2027)

7.3.5 Australia Polymerase Chain Reaction Market Size By Growth (2015-2027)

7.3.6 Taiwan Polymerase Chain Reaction Market Size By Growth (2015-2027)

7.3.7 Indonesia Polymerase Chain Reaction Market Size By Growth (2015-2027)

7.3.8 Thailand Polymerase Chain Reaction Market Size By Growth (2015-2027)

7.3.9 Malaysia Polymerase Chain Reaction Market Size By Growth (2015-2027)

7.3.10 Philippines Polymerase Chain Reaction Market Size By Growth (2015-2027)

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Integrating PCR theory and bioinformatics into a research-oriented primer design exercise

Polymerase chain reaction (PCR) is a conceptually difficult technique that embodies many fundamental biological processes. Traditionally, students have struggled to analyze PCR results due to an incomplete understanding of the biological concepts (theory) of DNA replication and strand complementarity. Here we describe the design of a novel research-oriented exercise that prepares students to design DNA primers for PCR. Our exercise design includes broad and specific learning goals and assessments of student performance and perceptions. We developed this interactive Primer Design Exercise using the principles of scientific teaching to enhance student understanding of the theory behind PCR and provide practice in designing PCR primers to amplify DNA. In the end, the students were more poised to troubleshoot problems that arose in real experiments using PCR. In addition, students had the opportunity to utilize several bioinformatics tools to gain an increased understanding of primer quality, directionality, and specificity. In the course of this study many misconceptions about DNA replication during PCR and the need for primer specificity were identified and addressed. Students were receptive to the new materials and the majority achieved the learning goals.

Figuren

Alignment of the teachable unit.…

Alignment of the teachable unit. (A) Process of designing the teachable unit using…

Students' perceptions and performance on…

Students' perceptions and performance on the Primer Design Exercise. (A and C) Students'…

Students' perceptions and performance on the Primer Design Exercise. (A and C) Students' perceptions of understanding about (A) DNA primers and (C) BLAST search function. Columns represent student responses in pre- and postsurveys. ■, heard of the topic but unsure of the contextual meaning □, understand the topic in the context of PCR , understand the topic and can extend understanding to other contexts. (B and D) Student performance. Question 1 (Primer Quality), How well does the student understand the keys to a quality primer? Question 2 (Directionality), How well does the student understand the proper directionality/design of the reverse primer? Question 3 (Specificity), How well can the students use bioinformatics tools, including BLAST searches, to check primer quality and specificity? Student understanding was ranked according to the rubric depicted in Table 2. All responses are presented as a percentage of total responses (n = 97).

Student Learning Gains: directionality in…

Student Learning Gains: directionality in primer design. (A) Students' perception of understanding about…

Student Learning Gains: directionality in primer design. (A) Students' perception of understanding about directionality of DNA. Columns represent student responses in pre- and postsurveys. ■, heard of the topic but unsure of the contextual meaning □, understand the topic in the context of PCR , understand the topic and can extend understanding to other contexts. (B) Learning gains and knowledge retention. Students were asked on a presurvey to write the reverse complement of a DNA sequence and indicate directionality. As part of the Primer Design Exercise they had to create a primer that was the reverse complement of a DNA sequence and indicate directionality. Five months after completion of the unit, students were again asked to design a reverse primer for a DNA sequence and indicate proper directionality. Student understanding was ranked according to the rubric depicted in Table 2. All responses are presented as a percentage of total responses (n = 97).


Schau das Video: Die PCR-Methode einfach erklärt (Kann 2022).