淘尽狂沙始到金：PCR 技术支持 2022 年诺贝尔生理学或医学奖

2022年诺贝尔生理学或医学奖近期揭晓，科学家斯万特·帕博Svante Pääbo获奖，以表彰他“在已灭绝的古人类基因组和人类进化方面的发现”，其中分子生物学PCR技术起着关键性的作用。

图1 科学家Svante Pääbo荣获2022年诺贝尔生理学或医学奖

进化遗传学家斯万特·帕博利用分子生物学的方法研究古人类和其他古生物，不仅绘制出人类的近亲尼安德特人的基因组图谱，还为古人类的研究贡献了宝贵的方法和技术，比如古DNA超净实验室，开创了一个新的领域——古遗传学（Paleogenetics）。

随着时间的推移，DNA会发生化学修饰并降解为短片段。数千年后，只留下了微量的DNA，剩下的部分被细菌和当代人类的DNA大量污染。1987年，帕博在加州大学伯克利分校做博士后做研究。当时，扩增特定DNA片段的聚合酶连锁反应（Polymerase chain reaction，PCR）技术刚刚兴起。在PCR技术的帮助下，帕博从威尔森实验室剩余的斑驴样品中提取出DNA并进行分析，测序的结果显示与1985年发表的结果相似。这意味着，古DNA的测序不仅可以更高效地进行，而且实验的结果能够被重复验证。

图 2 DNA 位于细胞内的两个区域。核DNA保留了大部分遗传信息，而较小的线粒体基因组则包含数千个拷贝。人死后，DNA 会退化，最终留下微量DNA。它还可能被细菌和其他 DNA 污染。

尼安德特人基因组测序

1990年，帕博从事古DNA的研究工作，分析尼安德特人线粒体的DNA。线粒体基因组很小，只包含细胞中遗传信息的一小部分，但它存在于数千个副本中，增加了成功的机会。帕博成功地对一块4万年前的骨头中的一个线粒体DNA区域进行了测序，获得了这个已经灭绝的亲戚的序列。

此后，在马克斯·普朗克研究所，帕博稳步改进了从古骨遗骸中分离和分析DNA的方法，还聘请了几位在种群遗传学和高级序列分析方面具有专业知识的关键合作者。帕博在2010年发表了首个尼安德特人基因组序列，分析显示：尼安德特人和智人最近的共同祖先生活在大约80万年前。智人生活在大约80万年前。

图3 左：德国尼安德特人指骨碎片；以及来自西伯利亚南部丹尼索瓦洞穴的指骨碎片。右：系统发育树智人和已灭绝的古人类。

对 Pääbo 的比较分析表明，尼安德特人的 DNA 序列与欧洲或亚洲同时代人的 DNA 序列比非洲人的 DNA 序列更相似。这意味着尼安德特人和智人经过数千年的共存杂交。在具有欧洲或亚洲血统的现代人类中，大约 1% 至 4% 的基因组来自尼安德特人。

PCR简介

聚合酶链式反应（PCR）由美国生物化学家 Kary Mullis 及其同事于 1985 年发明。这项技术涉及体外特定 DNA 片段的酶促扩增。由此引起的PCR技术的广泛应用极大地促进了分子生物学各个领域的发展。1993年，发明者共同获得诺贝尔化学奖。

PCR在现代分子生物学分析和遗传学中具有不可撼动的根本性基石地位。它与分子克隆和DNA序列分析几乎构成了整个分子生物学的基础部分。在现代生物科技中，它的应用领域涵盖了方方面面，包括农业、医学、法学、食品科学等等。

海苗生物长期深耕于PCR技术的开发和应用，拥有多项发明专利技术，为临床提供快速、高效的基因检测产品，产品线涵盖肿瘤、病原体等领域。