Kapilarita a lepivá DNA

Každý z nás je nucen čas od času navštívit lékaře. Jeho prvním krokem je určení správné diagnózy. Chřipka nebo angína se rozezná docela rychle, ale příznaky některých infekcí se mohou překrývat a lékař nemá času nazbyt. Při zodpovědném rozhodování velmi účinně pomáhá moderní laboratorní diagnostika schopná rozeznat konkrétního původce choroby, popř. její genetický předpoklad. Výzkum v laboratoři připomíná někdy téměř detektivní práci.

O významu DNA pro přenos a uchování genetické informace se nevedou spory. Od dnes již legendárního experimentu britského vědce Freda Griffitha, ve kterém s konečnou platností potvrdil ústřední roli DNA ve hře s geny, uběhlo téměř osmdesát let. Hluboko uvnitř každé buňky rostlin a živočichů je genetická informace skladována ve formě chromozomů, jejichž základní složkou je právě DNA. Úseky této kyseliny představují konkrétní geny zodpovídající za veškeré vlastnosti organismu. Dlouhou dobu se však nevědělo, kde přesně na chromozomech ten či onen gen leží.
 Samozřejmě také nevítaní návštěvníci lidského těla z říše bakterií a virů mají svou genetickou informaci, i když ve formě podstatně jednodušší než jsou chromozomy vyšších organismů. Nicméně stále je základním zdrojem genetické informace šroubovicovitá DNA. Proto techniku, která pomohla odhalit umístění určitého genu na chromozomu, je možné také plně využit při detekci zákeřného parazita.
 Každé vlákno dvoušroubovice si lze představit jako lepicí pásku, která je ale velmi vybíravá a neslepí jen tak nějaký kus papíru. Obsahuje po své délce čtyři druhy písmen, takzvaných nukleotidových bází. Ty jsou dvojího druhu: větší adenin s guaninem a menší cytosin s thyminem. Pokud by se báze vzájemně poutaly náhodně, nemohla by vzniknout krásná šroubovice. Vždy tedy platí pravidlo spojení většího s menším. Aby bylo vše ještě komplikovanější, adenin se váže jen a pouze s thyminem a guaninu přísluší zase cytosin. Odborně řečeno jsou oba řetězce navzájem komplementární. V této zdánlivé vybíravosti bází je ovšem skryta podstata celého systému.
 Teď ale zpátky do laboratoře. Poté, co lékař odebere vzorky od nemocného pacienta, začne skutečně titěrné hledání. Nejprve je nutno veškerou DNA ze vzorku izolovat a potřebné části naklonovat.Ty se pak rozstříhají speciálními enzymy na potřebnou délku a pomocí separačních technik (elektroforéza) se rozdělí podle velikosti do proužků na rosolovitém gelu, z něhož je nutno jednotlivá vlákna s největší opatrností získat a podrobit kontrole.
 Jenže jak DNA z gelu získat a přitom ji nepoškodit ani nekontaminovat? Velice jednoduše. Není třeba žádných nákladných zařízení, postačí mít po ruce mycí houbu, nylonovou nebo nitrocelulózovou membránu a několik papírových ručníků. Za pomoci těchto spíše domácích potřeb dostaneme jednotlivé molekuly skutečně ven z gelu.
 Celý princip metody nazývané Southern blooting (Southernův přenos) spočívá v základních fyzikálních zákonitostech. Do alkalického roztoku, který způsobí rozvolnění molekul na jednotlivé řetězce, se ponoří mycí houba a na ni gel nesoucí DNA. Na povrch gelu se položí membrána k zachycení uvolněné DNA. Nejsvrchnější vrstvu tvoří stoh měkkých papírů. Houbou nasátý roztok postupně vzlíná podle zákonů kapilarity a strhává s sebou jednotlivé řetězce DNA, které se pak uchytí v nylonové membráně.
 Samotná detekce patogenu nebo zděděné mutace nastává až v této chvíli a závisí právě na specifické příslušnosti (komplementaritě) bází. Membrána se zachycenou DNA je vložena do sáčku, do něhož se přidají tzv. hybridizační sondy, tj. komplementární „lepivá“ vlákna k hledanému úseku DNA. Podle toho, s jakou intenzitou se sondy k zkoumanému materiálu váží, lze rozhodnout o přítomnosti původce choroby či mutovaného genu. Dodané sondy jsou radioaktivně nebo fluorescenčně značeny, což umožní jejich detekci pomocí dalších technik.