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The ridiculously oversimplified claim that PCR can “detect one single molecule”
这四个词远比人们所说的要丰富得多,所以我觉得最好把它写下来,而不是把它留在脑海里。希望你能学到新东西。
Kary Mullis 说了一句话,毫不意外,这句话被劫持了以获取点击
“其实我觉得 PCR 不能被滥用。现在,结果——对它的解读……你看,如果你能在自己身上找到这种病毒,而 PCR 如果你做得好,几乎任何人身上都能找到任何病毒。这开始让你相信那种佛教的观念:万物皆包含于万物之中,对吧? 我的意思是,如果你能将单个分子扩增到真正能测量到的程度,而 PCR 也能做到这一点,那么你体内几乎没有至少一个分子,明白吗?
不,不行。一点也不好。这对 PCR 功能极度简化了。对于那些使用并与 PCR 合作一段时间的人来说,这里没有什么可学的了。你可以走了!其他人请继续阅读。
先说点小事
给穆利斯点赞——如果你做足够多的 PCR,每个 PCR 检测不同靶点,或者作为多重 PCR 检测多个靶点,你就能在人体内发现许多不同的特定分子。但前提是检测到的目标分子足够多。PCR 不是魔法 。它不能检测到太少的东西,也无法放大管子里以外的东西。如果该分子不在你体内或采集的样本中,它也永远无法进入管子。所以我们在这里探讨这些想法。
当我们说“分子”时,我们指的是什么?我们说的是一段被选为 PCR 引物靶点的 RNA 或 DNA 段(以及实时 PCR 探针的目标,Mullis 的贡献后扩大了 PCR 的覆盖范围)。DNA 分子是一长串核苷酸——核苷酸本身由碳、氢、氧和磷原子组成的分子。

核苷=糖+碱基;核苷酸=糖+碱基+磷酸基团
因此,约 150 个碱基对的 PCR 产物如果直线排列,长度将为 15 纳米(15 亿分之一米;每核苷酸碱基对 100 pm)。作为对比,红细胞的宽度是红细胞宽度的 400 到 533 倍。

我们体内几乎所有物质的分子?不。
这里关键的是“你体内很少有分子,至少没有其中一种 ”。公平地说,穆利斯说“非常少”——所以他暗示有些东西本来就不会进入你的身体。但鉴于反科学邪教对这句话的广泛使用,我认为同样深入挖掘是相关的。他们认为这意味着 PCR 总是阳性,只是需要多做几次循环(这是他们承担的部分,不是 Mullis 说的)来检测那个始终存在的单一分子。但我认为只有少数分子出现的概率窗口要小得多。我觉得我体内没有安第斯汉他病毒或埃博拉·邦迪布吉奥病毒分子。我现在觉得自己没有牦牛、鼹鼠或松鼠的基因,也没有霸王龙、红唇蝠鱼、熊猫、龙虾爪、Borderea chouardii 或手帕树的 DNA。我觉得我体内也没有你基因组的明显序列。正如你所见…..已经有很多我很可能没有的分子了。
这部分说法过于简化。
扩增一个单分子?一个理论上的乌托邦
是的,在理想情况下,在一个完美准备的 PCR 管中,管内有一个稳定且纯化的单分子,供两个探针和一两个探针结合,PCR 可以将该反应放大到足够多,使 PCR 机器在 PCR 运行结束前,以 40-45 个周期检测出数百万份拷贝。
现实是,这种情况不太可能发生。为什么?有两个原因。一个是技术问题,另一个是关于采样。这意味着那个分子是从我的身体送到 PCR 管的——至少这是我从我所见和经历的接触中理解的。在标准病理实验室核酸提取和纯化步骤中,要保持完整并存在这一个分子几乎是不可能的。许多步骤会去除部分核酸,损坏它们,并让核酸在加入含有 PCR 成分的管子之前,处于不理想的温度。一旦完成,PCR 开始前还会有一些延迟。退化的机会也更大。当你从数百甚至数千个目标建模器开始时,这种现象就不那么明显了。一个分子?不可能。
接下来,我们将跟踪初始目标分子的过程,荒谬之处应该会很快变得非常明显。
用一个分子采集样本。
我们用血液作为样本。我们采集一根成人血清分离管,内含8毫升血液。
失败一:细胞与血清分离
你将新鲜样品混合,静置后离心分离血浆。
该死。我唯一的一份卡在了胶片里。
没有目标。PCR 阴性。这一步需要你承认如果没有靶点,PCR 无法扩增。Kary Mullis 对此深知这一点——他发表过几篇同行评审的研究论文,包括一篇关于他早期粗糙 PCR 用于 HIV DNA 检测的论文,显示 PCR 特异于 HIV,而非其他人类逆转录病毒 HTLV-I 或-II。他知道目标必须在场才能被发现。如果没有它,就无法被放大。
失败二:从血清中分离核酸并纯化
好的。假设失败1没有发生。
平均女性体内有多少血液?假设5000毫升。我们用1:625稀释法将4500毫升中的8毫升放入收集管。接下来,我们取出0.2毫升(200微升)的血清(比如说,5毫升,稀释度为1:25),这是我们通过离心分离细胞后放入实验室管内进行核酸提取和纯化的。
经过多步骤,我们稀释、溶解、结合(以某种形式与二氧化硅结合,可能包含磁收集步骤)、洗涤、冲洗并洗脱0.0001毫升(100微升)纯化核酸和缓冲液/水。糟了,在这些众多搬运和清洗步骤中,我的那一本拷贝损坏了,或者丢在我们丢弃的废弃物里。
没有目标。PCR 阴性。
失败三:稀释效应背叛了我们
好的。假设目标没有丢失。我是说,跳过这些东西太荒谬了。总之。
我们取患者血容量的 0.16%(采样;1:562),然后取 4%(抽取;1:25),50%(纯化;1:2),最后在 PCR 中检测 5%的洗脱液(5 微升)(1:20)。
我讨厌稀释因子的数学,如果我弄错了请见谅,但我们检测了患者血液的62.5万分之一(0.00016%)。
即使没有我刚才提到的所有技术问题,我们那份副本还能存活的可能性也越来越小了。
失败4:最大的一次失败:我们从未收集到那份,那是我们脚趾里的
让我们完成所有这些步骤,别错过收集我们唯一的模板分子。
我们从患者手臂抽取了8毫升血液。但她那个“单分子”靶点,我们很可能一直都有,目前正以每秒厘米的速度通过她脚的背侧数字静脉循环。我们从未收取过。
哦,它只是被降解/摄入/尿了。
没有目标。PCR 阴性。
有点吹毛求疵?
当然,这一切有点过头了。但这完全不同于读人们基于一个根本不存在的物理、生物和技术定律的世界做出主张。我们都厌倦了这种说法,往往是靠随口破坏评论或措辞不当的科学论文标题,然后围绕它构建一整套邪教和阴谋论运动。
这话说得太多了,“不行”。这种单分子的现象会被直接排斥。
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