PCR adalah Singkatan dari Polymerase Chain Reaction, Kenali Cara Kerjanya

Polymerase Chain Reaction atau PCR adalah teknologi yang berfungsi melipatgandakan fragmen DNA pada komplek makromolekul genom yang berasal dari berbagai sumber, baik hewan, tumbuhan, bakteri, maupun virus. PCR adalah tekonologi yang dikenal karena tingkat sensitivitasnya yang tinggi, hanya butuh secuplik sampel DNA saja kamu bisa mendapat jutaan kopi DNA baru.

PCR adalah teknologi yang merevolusi berbagai aspek biologi molekular yang ada di seluruh dunia semenjadk pertama kali ditemukan oleh Kary Banks Mullis sekitar 37 tahun lalu. Kemudian pada tahun 1993, sang penemu PCR dianugerahi hadiah Nobel pada bidang kimia. Bahkan, para ilmuwan sepakat apabila ditemukannya PCR sejajar dengan utas DNA (Deoxyribonucleic acid) yang ditemukan oleh James D. watson dan Francis Crick sekitar tahun 1953.

Salah satu dampak besar dari kehadiran teknologi PCR adalah kloning gen yang semula tidak mungkin dilakukan, saat ini jadi kenyataan. Tidak dipungkiri jika PCR adalah penemuan yang dapat membawa bioteknologi menjadi lebih modern. PCR adalah teknologi yang membantu dalam penemuan jenis protein-protein baru melalui teknologi DNA rekombinan seperti insulin, hormon faktor pertumbuhan serta antibodi.

Dari bidang pertanian, dampak ditemukannya PCR adalah mampu diperbaikinya varietas-varietas padi melalui rekayasa genetik, sehingga menciptakan padi dengan kualitas unggul baik nutrisi maupun daya adaptasi yang lebih tangguh.

Seiring berjalannya waktu dan semakin majunya zaman, teknologi PCR turut mengalami inovasi, terutama untuk menjawab berbagai kebutuhan di bidang riset atau diagnostic. Penggunaan PCR yang semula hanya untuk perbanyakaan DNA, saat ini sudah jauh berkembang. Contohnya pada bidang kedokteran, di mana PCR dapat memprekdisi suatu penyakit atau mengukur efektivitas obat dengan perhitungan jumlah salinan gen, analisa keragaman gen pembawa penyakit, bahkan dari analisa mutasi gen.

Kunci dari pelaksanaan reaksi PCR adalah tersedianya Taq Polymerase, Primer, DNA template dan nukleotida (blok pembangun DNA). Seluruh bahan tersebut dicampur ke dalam sebuah tube, bersama kofaktor yang dibutuhkan oleh enzim. Kemudian, bahan tersebut melewati siklus pemanasan dan pendinginan berulang yang menyebabkan amplifikasi DNA.

Cara kerja PCR adalah sebagai berikut:

1. Denaturation / denaturasi (96°C)

Pada proses denaturasi, panas memengaruhi strand DNA dan akan terpisah menjadi DNA beruntai tunggal (single-stranded).

2. Annealing / penempelan (55-65°C)

Pada tahap penempelan ini, suhu annealing primer akan menempel kemudian berikatan pada daerah komplementer di sekuen single-stranded DNA.

3. Extension / elongasi (72°C)

Ketika ada di suhu ini, Taq polymerase melakukan pemanjangan membentuk strand DNA baru.

Siklus di atas bisa saja dilakukan berulang kali, hingga 25-35 kali, serta dibutuhkan waktu sekitar 2-4 jam tergantung dari panjang DNA yang ingin disalin. Apabila reaksinya efisien, wilayah target bisa berubah dari satu atau beberapa salinan jadi milyaran.

Sebabnya, ada banyak salinan atau untai ganda primer serta banyak molekul Taq polymerase yang mengambang di sekitar reaksi. Hal tersebut membuat jumlah molekul DNA kira-kira akan berlipat ganda dalam setiap putaran siklus.

Hasil reaksi PCR bisa dilihat dengan Gel Electrophoresis. Penggunaan gel ini memanfaatkan kutub positif dan negatif elektroda untuk menarik fragmen DNA yang ada di dalam matriks gel berarus listrik, sehingga fragmen DNA terpisah berdasar ukurannya.

Sebagai tolak ukur, digunakan DNA ladder untuk mengukur ukuran suatu fragment DNA hasil PCR. Fragmen DNA yang memiiki panjang sama akan membentuk ‘pita’ pada gel, dan akan terlihat dengan mata jika gel diwarnai dengan pewarna pengikat DNA.

Jenis mesin PCR adalah sebagai berikut:

1. Mesin PCR Konvensional Biasa

Ini adalah jenis mesin PCR yang tidak banyak memiliki fitur dan bisa dikatakan mesin yang paling sederhana dalam penggunaannya. Tentu, jika dibandingkan dengan mesin PCR lainnya, mesin jenis ini sudah sangat ketinggalan zaman. Tapi, mesin ini masih banyak digunakan di beberapa belahan dunia.

2. Mesin PCR Konvensional dengan Gradient Temperature

Mesin PCR yang dilengkapi dengan gradient temperature memiliki fungsi utama untuk optimasi suhu annealing primer secara paralel pada pemakainya. Tujuannya untuk mendapatkan suhu annealing terbaik yang akan digunakan pada proses menyalin DNA selanjutnya. Pengguna mesin ini cukup memilih suhu annealing yang diingikan sesuai dengan acuan nilai Tm (Melting Temperature) primer dikurangi 5 derajat Celsius .

3. Real-Time PCR

Real-Time PCR sudah menggunakan teknologi komputerisasi. Fitur di dalam mesin ini sudah sangat lengkap, termasuk program gradient temperature. Real Time PCR punya keunggulan dalam  beragam hal.

4. Droplet Digital PCR

Mesin PCR ini merupakan teknologi paling maju dari mesin PCR. Droplet digital PCR dikembangkan oleh perusahaan bernama Bio-Rad Ltd. Alih-alih proses amplifikasi DNA dilakukan pada sistem aquoes, dengan mesin droplet digital PCR proses sintesis DNA dilakukan secara enkapsulasi air yang teremulsi dalam minyak. Metode ini menyebabkan perhitungan atau analisa DNA menggunakan droplet digital PCR didapatkan hasil yang lebih akurat.