Chương 7 · công cụ
Đây là chương biến toàn bộ lý thuyết của môn thành thao tác thật trong phòng thí nghiệm. Bốn kỹ thuật nền — và điều hay là mỗi cái đều dựa thẳng vào một nguyên lý bạn đã học.
Với mỗi kỹ thuật, chỉ cần nắm nguyên lý (nó lợi dụng điều gì) và phân loại. Nhiều thứ ở đây bạn đã làm tay ở môn Thí nghiệm Genomic.
PCR nhân một đoạn DNA ít ỏi thành hàng triệu bản, chỉ trong vài giờ — bằng cách lặp lại chính cơ chế sao chép DNA (Ch.3) qua các chu kỳ nóng–lạnh. Thành phần: khuôn, một cặp mồi (định ranh giới đoạn cần nhân), nguyên liệu dNTP, và enzyme Taq polymerase (chịu nhiệt).
Mỗi chu kỳ ba bước: biến tính (~95°C, tách hai sợi) → bắt cặp mồi (~50–65°C) → kéo dài (~72°C, Taq tổng hợp). Mỗi chu kỳ nhân đôi, nên sau n chu kỳ được ~2ⁿ bản — 30 chu kỳ cho hơn một tỉ bản.
Vì enzyme thường sẽ bị chín (hỏng) ở ~95°C. Taq lấy từ một vi khuẩn sống ở suối nước nóng nên chịu nhiệt, sống sót qua bước nung mỗi chu kỳ. Một sinh vật kỳ lạ đã làm nên cả ngành xét nghiệm.
RT-PCR: bắt đầu từ RNA (vì mức mRNA phản ánh biểu hiện gene) — dùng enzyme reverse transcriptase chép RNA thành cDNA rồi mới PCR. Đây là cách phát hiện virus RNA (RT-PCR quen thuộc trong đại dịch). qPCR (real-time): đo lượng DNA ngay trong lúc khuếch đại bằng tín hiệu huỳnh quang → không chỉ biết “có hay không” mà còn định lượng bao nhiêu (đo tải lượng virus). Kết hợp cả hai (RT-qPCR) là chuẩn vàng cho virus RNA.
Điện di tách các phân tử theo kích thước nhờ điện trường. DNA/RNA tích điện âm nên khi đặt trong điện trường sẽ chạy về cực dương; phân tử nhỏ len lỏi nhanh và đi xa, phân tử lớn đi gần — tạo thành các vạch (band). So với một “thang chuẩn” chạy song song, ta đọc được kích thước.
Hai loại hay gặp: gel agarose để tách DNA/RNA; SDS-PAGE để tách protein.
Xa hơn — đoạn nhỏ/nhẹ len qua mạng gel nhanh nên đi được xa; đoạn lớn bị cản, nằm gần giếng. Nhờ vậy nhìn vị trí vạch là suy ra kích thước (đối chiếu thang chuẩn).
Điện di cho ta nhiều vạch, nhưng làm sao biết vạch nào là phân tử ta cần? Blotting chuyển các phân tử đã tách sang một tấm màng, rồi dùng một đầu dò (probe) đặc hiệu để “chỉ mặt” đúng mục tiêu. Có ba kiểu, và có một mẹo nhớ rất vui:
| Kỹ thuật | Tìm | Đầu dò |
|---|---|---|
| Southern | DNA | Đoạn bổ sung (đánh dấu) |
| Northern | RNA | Đoạn bổ sung (đánh dấu) |
| Western | Protein | Kháng thể đặc hiệu |
Southern tìm DNA — nhưng “Southern” ở đây là tên người (Edwin Southern, người phát minh), không phải phương hướng! Khi có kỹ thuật tương tự cho RNA và protein, giới khoa học đặt tên theo phương hướng cho vui: Northern = RNA, Western = protein. Một trò đùa hiếm hoi đã thành thuật ngữ chính thức.
ELISA dùng kháng thể gắn enzyme để phát hiện và định lượng một kháng nguyên (thường là một protein). Nguyên lý: kháng thể bám đặc hiệu vào mục tiêu, rồi enzyme gắn kèm tạo một phản ứng đổi màu — màu càng đậm nghĩa là mục tiêu càng nhiều. Vì làm được hàng loạt trên đĩa 96 giếng, ELISA rất hợp cho xét nghiệm & sàng lọc số lượng lớn (nhiều que xét nghiệm nhanh dựa trên nguyên lý này).
Cả ELISA và Western đều dùng kháng thể tìm protein; khác ở chỗ Western cho biết thêm kích thước (nhờ điện di) nên hợp nghiên cứu/xác nhận, còn ELISA nhanh và định lượng tốt nên hợp chẩn đoán hàng loạt. Kiểu ELISA “kẹp” (sandwich) nhạy và đặc hiệu nhất, dùng nhiều trong xét nghiệm thương mại.
Ghép lại cả môn thành một dây chuyền: dùng PCR nhân gene → tạo dòng → cho vi khuẩn sản xuất protein tái tổ hợp → dùng Western xác nhận đúng protein → dùng ELISA định lượng. Năm kỹ thuật nối nhau biến trọn dòng thông tin di truyền của cả môn thành sản phẩm và xét nghiệm thật.
Bấm 🔊 để nghe phát âm trên YouGlish.
| English | Tiếng Việt / giải thích |
|---|---|
| PCR | Phản ứng chuỗi polymerase (nhân DNA) |
| Taq polymerase | DNA polymerase chịu nhiệt |
| Denaturation / Annealing / Extension | Biến tính / bắt cặp mồi / kéo dài |
| RT-PCR / cDNA | PCR từ RNA / DNA bổ sung |
| Real-time PCR / qPCR | PCR định lượng thời gian thực |
| Electrophoresis | Điện di (tách theo kích thước) |
| Agarose / SDS-PAGE | Gel tách DNA-RNA / protein |
| Probe | Đầu dò (đoạn bổ sung đánh dấu) |
| Southern / Northern / Western blot | Phát hiện DNA / RNA / protein |
| ELISA | Xét nghiệm miễn dịch gắn enzyme |
| Antigen / Antibody | Kháng nguyên / kháng thể |